Aquí, detallamos cómo sincronizar Drosophila a un día circadiano. Este es el primer paso, y el más importante necesario para el estudio de los ritmos biológicos y la cronobiología.
Casi universal entre los organismos, los ritmos circadianos coordinan la actividad biológica a la órbita terrestre alrededor del sol. Para identificar los factores que crean este ritmo y comprender las salidas resultantes, se requiere el arrastre de los organismos modelo a los puntos de tiempo circadianos definidos. Aquí detallamos un procedimiento para entrenar a muchos Drosophila a un ritmo circadiano definido. Además, detallamos los pasos posteriores al entrenamiento para preparar muestras para análisis a base de inmunofluorescencia, ácido nucleico o extracción de proteínas.
Casi todos los organismos de la Tierra, desde el más grande hasta el de una sola célula, tienen un reloj biológico interno con un ciclo de aproximadamente un día. Esto se conoce como el ritmo circadiano (acuñado en 1953 por Franz Halberg de los términos latinos circa / aproximadamente y “muere” – día)1. Aunque los componentes del reloj central son conocidos y sus mecanismos rudimentarios de la función conceptualizada, todavía hay mucho que entender acerca de cómo se mantienen los ritmos biológicos en todo el cuerpo. Es importante destacar que la mala regulación de los ritmos biológicos se asocia con malos resultados de salud, incluyendo mala formación de la memoria, trastornos del sueño, trastorno de afectación estacional, depresión, trastorno bipolar, diabetes, obesidad, neurodegeneración, y cáncer2,,3,4,5.
Drosophila es un modelo bien establecido para la investigación de la biología circadiana. Genética y bioquímicamente manejable, grandes números se entrenan fácilmente (como se mostrará). De hecho, las siete publicaciones citadas como publicaciones clave de apoyo en la concesión del Premio Nobel por el descubrimiento de ritmos circadianos aprovecharon estas fortalezas del modelo Drosophila6,,7,8,9,10,11,12.
Además, mostramos estrategias eficaces para recolectar moscas entrenadas para fines de inmunofluorescencia, ácido nucleico o análisis basado en extracción de proteínas. Usando estas estrategias, uno puede procesar y almacenar grandes cantidades de muestras para su análisis en el futuro. Estos métodos son muy ventajosos en el momento en que son reproducibles y pueden producir cientos de moscas entrenadas que pueden formar parte de un gran grupo de datos.
Los investigadores utilizan este protocolo de restricción con éxito y consistencia. Este procedimiento permite la fijación de un grupo de muestreo grande que se puede almacenar para su análisis futuro. Además, esta estrategia preserva los patrones neurológicos inducidos por el arrastre para el examen futuro.
La fijación para el almacenamiento es un componente importante del proceso de entrecimiento, ya que ayuda a estabilizar el tejido cerebral y permite más tiempo para analizar cada cerebro desde el grupo de datos minimizando así los residuos de cerebros que pierden viabilidad debido a la edad21. El objetivo principal es entrenar circadiano a tantas moscas como sea posible para que haya un inventario continuo disponible para las disecciónes de cabeza y, en última instancia, la inmunofluorescencia o la extracción de proteínas para observar los hallazgos y determinar si los resultados son de alta confianza. Para garantizar que el arrastre circadiano se conserve mediante la fijación, es integral que se elimine cualquier fuente de contaminación lumínica. El proceso de fijación permite almacenar Drosophila manteniendo su “marca de tiempo” neurológica para que puedan ser diseccionadas más tarde y analizarse sin diferencias notables con las moscas que se diseccionan y han sido sometidas a inmunofluorescencia inmediatamente después del entrenamiento. A los efectos de la fijación antes de la inmunofluorescencia, el laboratorio ha determinado con consistencia que las moscas son viables al menos hasta 1 mes. Las fijaciones para la extracción de proteínas de manchas occidentales hacen que los cerebros sean viables indefinidamente cuando se almacenan a -80 oC.
Otro paso crítico del protocolo es el sexado de las moscas. Es importante que este paso se realice con precisión, ya que tener ambos sexos en el mismo vial antes de la fijación puede conducir al apareamiento, lo que producirá nuevas moscas que son de edad más joven y análisis de proteínas corruptos si los machos son examinados accidentalmente en lugar de las hembras o viceversa. Además, al sexar es importante eliminar los especímenes de larvas que a veces están unidos a las hembras. Esto evita el desarrollo de una nueva progenie dentro del vial femenino que potencialmente podría corromper resultados.
El siguiente paso para el protocolo de restricción puede ser con elementos relacionados con el análisis de datos. El enfoque del protocolo es la localización de proteínas, pero si hay otras variables que se ven afectadas por el arrastreo circadiano, deben ser exploradas a través de nuevas vías, a menudo requiriendo extracción de proteínas o ácido nucleico. Además, hay otras proteínas del cerebro que todavía pueden ser analizadas a través de este protocolo. Los experimentos asociados con el protocolo analizaron ciertas proteínas, pero la lista de genes y proteínas que juegan un papel en la biología circadiana no se ha agotado. El protocolo es eficaz en la consecución del objetivo de establecer un ritmo circadiano, sin embargo, las aplicaciones son de amplio alcance.
The authors have nothing to disclose.
Agradecimiento especial a la Universidad de Missouri-Kansas City y al laboratorio Jeffrey L. Price.
100-1000uL pipette | Eppendorf | ES-1000 | |
10-100uL pipette | Eppendorf | ES-100 | |
16% Paraformaldehyde Solution | 15710 | ||
1X PBS | Caisson Labs | PBL01-6X100ML | |
Agar | Fisher Scientific | BP1423500 | |
Anesthesia Filter Connection Kit | World Precision Instruments | EZ-251A | |
Corn meal | Genesee Scientific | 62-100 | |
Dried Molasses | Food Service Direct | OT280504 | |
Droso-filler Food Pump | geneseesci.com | 59-169 | |
Drosophila Stock bottles, 6 oz square bottom w/ Flugs | geneseesci.com | 32-130BF | |
Drosophila vials, Narrow K-Resin super bulk | geneseesci.com | 32-118SB | |
Dry active yeast | Genesee Scientific | 62-103 | |
Ethanol | IBI Scientific | IB15720 | |
EZ Basic Anesthesia System | World Precision Instruments | EZ-175 | |
Falcon Centrifuge tubes | Corning | 352097 | |
Falcon round bottom tubes | Corning | 352057 | |
Fine point Sharpie marker | Sharpie | 30001 | |
Fisherbrand Nutating Mixer | Fisher Scientific | 88-861-043 | |
Flugs-Narrow Plastic Vials | Genesee Scientific | 49-102 | |
Glass Thermometer | Cole-Palmer | EW-08008-12 | |
Liquid nitrogen hose | Thermo Scientific | 398202 | |
Liquid nitrogen tank-Dewar | Cooper Surgical Inc | 900109-1 | |
Liquid nitrogen transfer vessel | Electron Mircoscopy Sciences | 61891-02 | |
Paintbrushes(Red Sable) Size #0 | Electro Microscopy Sciences | 66100-00 | This is used to separate the flies via sex without causing injury. |
Plastic funnel | Plews and Edelmann | 570-75-062 | |
Polarizing light microscope | Microscope Central | 1100100402241 | Used to more clearly view Drosophila during sexing |
ProPette Pipette Tips | MTC Bio Incorporated | P5200-100U | |
ProPette Pipette Tips | MTC Bio Incorporated | P5200-1M | |
ProPette Pipette Tips | MTC Bio Incorporated | P5200-5M | |
Propionic Acid | Sigma Aldrich | P1386-1L | |
Rayon Balls | Genesee Scientific | 51-100 | |
Reynolds wrap standard aluminum foil | Staples | 1381273 | |
Roaster Oven (Crockpot) | Hamilton Beach | 32950 | |
Scotch 810 Magic Tape | Electron Microscopy Sciences | 77300 | |
Spray bottle with trigger | US Plastic | 66446 | Used to spray ethanol to clean work bend areas |
Tegosept | Genesee Scientific | 20-258 | |
Thermo Scientific Drosophila Incubator | Thermo Scientific | 3990FL | |
Thermo Scientific Revco 4 degree Lab fridge | ThermoFisher Scientific | REL7504D | |
Thermo Scientific Revco Lab Freezer | ThermoFisher Scientific | REL7504A | |
Tween 20 | Anatrace | T1003-1-GA |