ダウアー幼虫の大規模グラビタキシスアッセイ

地球の引力を感知することは、多くの生物の方向、動き、調整、およびバランスにとって非常に重要です。しかし、重力感覚の分子機構や神経回路は、他の感覚に比べてよくわかっていません。動物では、重力感覚は相互作用し、行動に影響を与えるために他の刺激と競争することができます。視覚的手がかり、固有受容感覚的フィードバック、および前庭情報を統合して、動物の周囲に対する身体意識の感覚を生成することができる^1,2。逆に、重量性嗜好は、他の刺激の存在下で変化させることができる^3、4、5。したがって、重力行動は、重力感覚を研究し、神経系の複雑な感覚統合と意思決定を理解するのに理想的です。

C. elegansは、そのポリフェニックライフサイクルのために、グラビタキシスを研究するための特に有用なモデル生物です。発育中に熱、過密、食物不足などのストレッサーにさらされると、C.エレガンスの幼虫はストレス耐性の高いダウアーに成長します⁶。ダウアーとして、ワームは、ワームが尾に「立ち」、頭を振るニクテーションなどの特徴的な行動を実行し、より良い生息地への分散を促進する可能性があります⁷。C. elegansとC. japonicaのGravitaxisアッセイは、ダウアー幼虫が負の重力を負にすることを示唆しており、この行動は成虫よりもダウアーでより容易に観察されます^8,9。他のカエノラブディティス株でグラビタキシスをテストすると、重力作用の自然な変化が明らかになる可能性があります。.

重力感覚のメカニズムは、ユーグレナ、ショウジョウバエ、シオナ、およびその他のさまざまな種で、グラビタキシスアッセイ³、^10、11を使用して特徴付けられています。一方、カエノラブディティスのグラビタキシス研究では、当初はさまざまな結果が得られました。C. elegansの配向選好に関する研究では、ワームは溶液中で頭を下にして配向し、正の重力嗜好を示唆している^{ことがわかりました12}。一方、C. japonica dauersは早い段階で負の重力8であることが確認されていました^が、この行動はC. elegans⁹で最近記述されたばかりです。ワームの代表的なグラビタキシスアッセイの開発には、いくつかの課題が生じます。カエノラブディティス株は寒天プレート上で維持されます。このため、行動アッセイは通常、実験デザインの一部として寒天プレートを使用します^13、14、15。カエノラブディティスで最も早く報告された重力試験は、水平コントロールプレート⁸に対して90°の角度でプレートを横に立てることによって実行されました。ただし、重力タクシーの挙動は、これらの条件下で常に堅牢であるとは限りません。.成虫は溶液¹²で向きの好みをアッセイできますが、この方向の好みは状況に依存する可能性があり、ワームが泳ぐのではなく這っている場合は異なる行動につながります。さらに、C.エレガンスは、重力9に対するそれらの応答を妨げる光および電磁場^16,17を含む他の刺激に敏感^である。したがって、他の環境変数から保護する最新の重力試験は、この感覚プロセスのメカニズムを分析するために重要です。

本プロトコールでは、カラビタキシスを観察するためのアッセイが記載されている。この研究のセットアップは、神経筋の完全性を研究するために開発された方法に部分的に基づいています^18,19。ダウアー幼虫を培養し、標準的な手順²⁰を用いて単離する。次に、寒天で満たされた2つの5 mL血清学的ピペットから作られたチャンバーに注入されます。これらのチャンバーは、垂直または水平に向けることができ、暗いファラデーケージ内に12〜24時間配置して、光および電磁界から遮蔽することができます。チャンバー内の各ワームの位置が記録され、C.エレガンスN2などの基準株の垂直タクシーと比較されます。