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Articles by Joel D. Levine in JoVE
JoVE General
성인에서 Oenocytes의 해부 Drosophila melanogaster
Department of Biology, University of Toronto
곤충에서 oenocytes는 cuticular 탄화 수소 화합물을 생산합니다. 이러한 화합물은 건조로부터 보호하고 화학 커뮤니케이 션을 촉진한다. 여기 우리는 성인에서 oenocytes을 분리하는 데 사용되는 절개 기법을 보여줍니다
Other articles by Joel D. Levine on PubMed
행동 및 분자 사이클의 신호 분석입니다
Circadian 시계는 분자, 생리 적, 규제 생물 학적 발진기 및 다양 한 생물에에서 행동 리듬. 분자 리듬 이와 비슷한 방식을 최근;까지 가능 했던 행동 리듬을 많은 사이클을 통해 일반적으로 모니터링 하는 동안 지금 사용 하 고 유전자 변형 기자 실시간 분석의 출현 뿐만 아니라 많은 사이클 동안 분자 리듬의 관측을 허용 합니다. 이 개발 분자 및 행동 리듬 간의 관계에 대 한 새로운 내용을 공개 될 수 있습니다 제안 합니다. 그럼에도 불구 하 고, 행동 하 고 분자 rhythmicity 비교 달성 하기 어렵게 만드는 다른 방법을 사용 하 여 분석 되었습니다. 다른 가운데,이 단점을 해결 하기 위해 우리는 modalities에 걸쳐 생물 학적 리듬의 분석을 통합 하기 위해 통합 된 분석 도구 세트를 개발 했다.
견고성과 초파리의 고립 된 주변 조직에 분자 사이클의 단계에 대 한 돌연변이 효과 Cryptochrome의 분석 고급
이전에, 우리가 기간 및 격리 된 주변 Drosophila 조직 내에서 시간을 초월한 유전자 발현 circadian 리듬에 cry(b) 돌연변이의 효과 보고. 우리는 유전자 발현의 실시간 보고를 제공 하 각 규정 게놈 요소에 힘입어 루시페라아제 활동에 의존 한다. 그 후, 우리는 행동 하 고 분자 사이클의 분석에 대 한 도구 키트를 개발. 여기, 이러한 도구 사용 하 여 우리의 이전 결과 뿐만 아니라 같은 실험적인 설계를 사용 하 여 얻은 추가 데이터를 분석 하.
Drosophila Melanogaster 사회적 경험에 의해 Circadian 시계를 다시 설정 합니다
Circadian 시계 다양 한 종족, 사회적 상호 작용에 의해 영향을 받습니다 하지만 약간은 이러한 효과 기본 감각 메커니즘에 대 한 알려진 다. 우리는 두 가지 질문을 해결 하 여 사회적 단서 Drosophila melanogaster의 circadian 리듬을 재설정할 수 여부 조사: 거기 circadian 타이밍에 사회적 영향력은? 만약 그렇다면 어떻게 그 영향이 전달 합니다? Circadian 시간과 이러한 단서는 가능성에 영향을 주는 신호를 송수신 하는 사회적 맥락 초파리에서에서 실험 쇼 후 각.
Silkmoth, Antheraea Pernyi에서에서 Circadian 시계 분자와 피드백 루프를 생성
Circadian 시계는 동작 및 생리학의 중요 한 레 귤 레이 터. 초파리의 circadian 시계 dPERIOD, 및 dTIMELESS dCLOCK, 사이클 (초파리 뇌와 근육 ARNT 같은 단백질에 대 한 dBMAL, 라고도 함), 관련 된 autoinhibitory 피드백 루프에 따라 다릅니다. 최근 연구 제안 다른 곤충 종에서 시계 메커니즘 초파리의 현저 하 게 달라질 수 있습니다. 우리는 기간 체 (apPeriod) 이미 복제 된 있다 silkmoth Antheraea pernyi에서 시계, Bmal, 및 영원한 homologs (apClock, apBmal, 및 apTimeless)을 복제. 슈나이더 2 (S2) 셀 문화 분석 실험에서 apCLOCK:apBMAL apPeriod 유전자의 5' 영역에서 전자 상자 증강 요소를 통해 전사를 활성화 합니다. 또한, apPERIOD 견고 Apclock를 억제: transactivation apBMAL 중재 및 Aptimeless이이 저해를 증가 수 있습니다. 초파리에서 발견 닮은 완전 한 피드백 루프는 시계, silkmoth에서 생성 하는 수 따라서, BMAL, 기간, 및 영원한. 우리의 결과 초파리에서 발견 된 circadian autoinhibitory 피드백 루프 곤충 가운데 광범위 하 게 될 것입니다 것이 좋습니다. 그러나, 반면 초파리에 transactivation 도메인 dCLOCK A. pernyi에서의 C 말단에 있다 (Drosophila)를 제외 하 고 다른 곤충과 척추 동물 Bmals의 C 테르미니와 고도로 보존 하는 Apbmal의 C 말단에 있다. 우리의 분석 분자 기능 및 동물의 왕국에서 시계 유전자의 진화에 빛이 sheds.
Drosophila 무료 공연한 리듬 세포 통신이 필요합니다
강력한 자체 진동 circadian 리듬의 유비 쿼터 스 특성이 있다. Drosophila 운전 활동 리듬 상수 어둠 (DD)에 주에 대 한 유지 하는 포함 됩니다. 아직 많은 초파리 조직에 신속 하 게 젖은 circadian 리듬 기초 분자 진동. 비록 많은 진전을 circadian 리듬의 생화학 및 세포 기초 이해 했다, 감쇠 및 자립 진동의 차이점의 기초가 되는 메커니즘 크게 알려지지 않은 남아 있습니다. 복 부 측면 뉴런 (LN(v)s), 자립적된 행동 리듬을 위해 필수적 이다 고 운전 활동 리듬에 기본 심장 박 동기 될 것을 제안 했다 성인 초파리 뇌에서 신경 세포의 작은 클러스터. LN (v)와 함께-특정 드라이버, 우리는 이러한 신경 세포를 기능성 시계를 제한 하 고 드라이브 circadian 운전 활동 리듬에 충분 하지 않습니다 보여. 또한 기대, 반대로 우리가 발견 모든 뇌 시계 뉴런의 시대를 초월한 강력한 circadian 진동 명단 및 cryptochrome RNA dd. 많은 일에 대 한 영구 분자 리듬이 필요한 안료 분산 계수 (PDF)는 LN (v)-특정 neuropeptide 분자 진동 점차적으로 손실 되므로 때 Pdf(01) 돌연변이 파리 무료 실행 조건에 노출 됩니다. 이 관찰은 정확 하 게 Pdf(01) 돌연변이의 행동 리듬에 이전에 보고 된 영향을 평행. PDF는 직접, 펩 티 드 스스로 LN (v) s를 포함 한 많은 시계 신경 세포의 표면에 바인딩하려면 나타납니다 이후 일부 시계 뉴런을 영향을 미칠 가능성이 높습니다. 우리는 초파리의 뇌 circadian 시계는 눈과 다른 빠르게 댐핑 주변 조직에서 명확 하 게 구별할 수 강력한 분자 진동 dd. 격려로 보였다 같은 시간에 다른 시계 뉴런 혼자 LN (v) s circadian 프로그램을 지원 하기에 충분 하지 않기 때문에, 뇌 내 협력 작업 가능성이 있습니다. Pdf(01) 돌연변이 파리와 댐핑 결과 바탕으로, 우리는 LN (v) s, 그리고 그것을 합성, PDF neuropeptide 구체적으로 뇌 내의 circadian 셀룰러 네트워크 조정에 중요 한 제안. 이 네트워크의 협력 기능 강력한 분자 진동 DD 유지 하는 데 필요한 것으로 나타나고 운전 활동 지속된 circadian 리듬의 기초 이다.
밤에 파리: 초파리의 Circadian 시계에 하루 길이 변경 효과
초파리, 두 개의 교차 분자 루프 24 시간 가까이 기간 진동 하는 autoregulatory 메커니즘을 구성 합니다. 이러한 루프 한 루프, 기간 (당) 하 고 시대를 초월한 (팀)에서 단백질 다른 루프에서 긍정적인 전사 인자를 차단 하 여 기간 (당) 하 고 시대를 초월한 (팀), 그들의 부모 유전자의 전사를 주체 할 때 터치. 당 도착 시계 셀의 핵으로 팀 두 루프; 간이 상호 작용의 타이밍을 표시 하 고 따라서, 당: 팀 핵 축적의 제어 시계 기능의 분자 모델의 중심 구성 요소입니다. Heterodimer 시계 세포의 핵에 축적으로 밤에 일찍 빛 펄스 발생 팀 저하 하 고 당 불안정 클럭 시간이 지연 됩니다. 또는 팀 피크 축적 후 밤의 저장 부분 중 저하 클록 시간 이동 합니다. 현재 모델 상태 빛 펄스 효과 팀의 변화 수준에도 당: 팀 발진의 상태에 따라 달라 집니다. 그러나, 이전 연구 계절의 변화를 흉내 낸 빛: 어둠 (LD) 정권 시계 유전자 발현을 변경 하는 동안 행동 조정을 일으킬 나타났습니다. 이것은 당 조정에 반영 하 고 팀 역학. 우리 당에 변경 된 하루 길이의 효과 평가 하기 위해 LD 사이클 조작 및 시계에 팀 역학 중앙 뇌 내 세포 뿐만 아니라 빛을 이용한 운전 리듬의 재설정.
비행 시간을 공유
초파리에서 circadian 시계 기능의 조사 세포와 조직이이 유전자는 표현에서 타이밍 메커니즘 분석을 시계 유전자의 식별에서 점진 했다. Circadian 클록 시스템을 조사 하는 것에 대 한 생물 학적 컨텍스트 확장 된 새로운 기능 분자 타이밍 메커니즘의 명백한 되고있다. 예 로컬, 조직 관련 기능 circadian 리듬에 미치는 사회적 영향의 평가에서 개별 동작 및 두 번째 컨트롤에 관련 된 전역 함수를 수행 하는 주변 장치 클럭에 연구에서 첫째로 온다. Drosophila circadian 시스템의 inter-organismal 구성 요소 식별 사회적 수준으로, 그리고 이후 생태계 수준의 진행 시스템 수준에서 지속적으로 새로운 시각을 제안 합니다.
Pheromonal 큐의 순차적 학습 트레이너 관련 연관 구애 컨디셔닝에 통합 메모리 변조
연관 메모리 형성 해야 동물의 경험에 대 한 예측자 선택 그들은 기억해 야 합니다. 인공적인 냄새는 혐오 경험과 결합 하 고, 그 냄새는 예측 된다. 그러나 더 자연 스러운 설정에서 동물을 기억 하 고 우선 순위를 지정 하는 데 필요한 여러 돌출 경험 있을 수 있다. 동물 여러 경험 처리 메커니즘은 불완전 하 게 이해.
섹스 셀: 보람 Isoforms의 기능 해 부
Fruitflies에 동종 행동 및 발달 성적이 형 단백질 isoforms 보람 유전자에 의해 부호화의 남성 전용 식 관련이 있습니다. 최근 연구는 보람의 대규모 효과 개별 단백질 isoforms의 차동 기능 연관 보여줍니다.
Cis Vaccenyl 아세테이트 구애 초파리에서 학습의 일반화 중재입니다
초파리의 생식 행동은 모두 나이 및 성별 특정 화학 신호에 의해 구동 되는 진부한 및 플라스틱 구성 요소. 실패 이후에 처녀 여성을 법원 남성 트레이너와 같은 나이 여성을 피하십시오. 반면, 남성 성관계 성숙한 암컷으로 훈련 휘발성 appetitive 및 혐오 pheromonal 신호를 연결 하 고 모든 암컷의 구애 하지 않으려면 배웁니다. 여기에 우리가 성관계 여자와 일반된 학습에 이르게 휘발성 혐오 페로몬 (Z)-11은 표시-octadecenyl 아세테이트 (cis vaccenyl 아세테이트, cVA). cVA 남성 cuticular 탄화수소 프로필의 주요 구성 요소 이지만 처녀 암컷에서 발견 되지 않습니다. 결합, 동안 cVA 여성 사정 정액와 그녀의 성적 감수 성을 감소 하는 펩 티 드에에서 전송 됩니다. 남성 여성 페로몬의 컨텍스트에서 cVA (합성 또는 성관계 여성 또는 남성 추출 물에서)을 의미, 그들은 구 혼의 일반화 된 억제 개발. 초기 라 처녀 암컷의 Cva의 효과 Or65a, 하지만 하지 Or67d 신경,이 페로몬의 혐오 효과 후 각 신경의 특정 클래스에 의해 중재는 시연에 파상풍 독 소의 식에 의해 차단 될 수 있습니다. 이러한 연구 결과 암컷 짝짓기 하는 동안 Cva의 이전 경쟁 남성에 의해 복제 표시 하지 않으려면 남자의 전략의 일부 있을 수 있습니다 것이 좋습니다.
명과 로맨스입니다
Drosophila 구애는 복잡 한 동작입니다. 새로운 연구 쇼 명과 변조 neurotransmission 남성 기본 설정에 영향을 하지만 저자 타블로 이드 언어로 그들의 결과 설명 하기 위해 유혹을 저항 한다.
사회적 맥락 디 Melanogaster 남성 화학 통신을 영향을 미칩니다
화학 통신 곤충에서 사회적 상호 작용을 중재 합니다. 짝짓기에 이르게 하기 때문에 과일 파리 디 melanogaster 화학 디스플레이 키 피트 니스 특성. 남성과 여성 사이의 대화 유사한 신호 교환 페로몬에 의해 제정, 화학 생리학 변경 개별 파리와 동작 사이의 그 통과 신호. 화학적 신호 운전 활동과 수 면의 타이밍을도 영향을 줍니다. 우리 화학 커뮤니케이션의 유전과 환경 요인 조사. 사회적 환경의 역할을 평가 하 우리 한 유전자 형의 구성 그룹에서 선택 된 개별 남성에서 화학 혼합 추출 하 고 이들 추출이 물 혼합된 genotypes의 그룹에서 그들을 비교. 물리적 환경의 역할을 평가 하 이러한 비교는 빛 어둠 사이클 아래 또는 상수 어둠 속에서 수행 했다. 여기, 우리가 사회적 환경, 빛-어둠 주기 유전자 형 뿐만 아니라 이러한 변수의 복잡 한 상호 작용에 의해 화학 신호 영향을 보여줍니다. 화학 신호에 매우 중요 한 결과가 발생 하는 환경에 의해 유전자의 상호 작용. 우리는 또한 그룹에서 개별 응답을 조사 했다. 기 막히게, 다른 한 야생-타입 비행 응답 그의 이웃의 genotypic 성분으로 변조 됩니다. D. melanogaster의 화학 신호 개인의 사회적 배경에 따라 "변덕 스러운" 특성이 있을 수 있습니다.
사회 경험 페로몬 식 및 짝짓기 남성 Drosophila Melanogaster의 동작을 수정 합니다
동물의 사회 생활 개인 간의 통신에 따라 달라 집니다. Drosophila melanogaster 최근 연구 보여 다양 한 행동은 사회적 상호 작용에 의해 영향을 받습니다. 예를 들어, 구애 사회적 상호 작용을 중재 pheromonal 신호에 의해 다른 사람 보다는 하루 중 특정 시간 동안 더 자주 발생 하는. 성인 파리 섹스 페로몬 셀 라는 oenocytes에서 합성 되며 표 피를 화면에 표시 됩니다. 성적 행동에 초파리 페로몬의 역할은 잘 설립, 비록 작은이 신호 또는 어떻게 그들의 규제는 다른 파리의 존재에 의해 영향을의 타이밍에 대 한 알려져 있다.
화학 신호: 즉석에서 레이저 새로운 남성 전용 페로몬을 보여준다
연구 레이저 탈 착/이온화 질량 분석을 사용 하 여 새로운 산소 화합물의 과일 파리 Drosophila melanogaster; cuticular 지질을 확인 했다 암컷 짝짓기 하는 동안 전송 하는 경우 이러한 한 화합물 렌더링 여성 매력 없는 남성에 게 일에 대 한.
전문된 셀 태그 성적 및 Drosophila Melanogaster 종 정체성
사회적 상호 작용, 서로 인식 하는 개인에 따라 다르며 이러한 맥락에서 많은 생물 종 및 섹스를 나타내는 화학 신호를 사용 합니다. Cuticular 탄화수소 신호 Drosophila melanogaster를 포함 하 여 다른 사람들 로부터 conspecific 개인을 구별 하는 곤충에 의해 사용 됩니다. 이러한 화학 물질은 또한 intraspecific 구애와 짝짓기 상호 작용에 기여. 그러나 섹스 및 종 식별 메커니즘을 신호 하는 일반적인 화학 제품에 의해 연결 가능성 공식적으로 테스트 되지 않았습니다. 여기에 우리가 디 melanogaster 가운데 여성 식별 하 고 디 melanogaster와 형제 종 간의 생식 절연 배리어를 정의 하는 단일 화합물 사용 되는 직접적인 증거가 제공. 유전자 변형 조작을 oenocytes, 이러한 화학적 신호 표현에 필요한 전문된 셀 ablating 여 cuticular 탄 화 수소를 제거. 그 결과 oenocyte 보다 적게 (oe(-)) 여성 남성에서 구애 행동의 표준 레 퍼 토리 elicited 하지만 남성 구애에 의해 야생 형 암컷을 통해 실제로 선호 했다. 또한, 야생-타입 남성 oe(-) 남성 쓰다 하려고 했습니다. 따라서, 파리 탄화수소 부족 한 성적 hyperstimulus 있습니다. 혐오 남성 페로몬 cis vaccenyl 아세테이트 (cVA)과 처녀 암컷의 치료는 크게 야생 형 암컷에 비해 oe(-) 암컷의 짝짓기 지연. 이 차이 oe(-) 여성 Cva와 여성 최 음 제 (7Z, 11Z)의 조화와 함께 치료 때 탈락 했다-heptacosadiene (7,11 HD) 보여주는 여성 최 음 제 지 화합물 남성 혐오 페로몬 효과 감소 수 있습니다. 또한 7,11 HD heterospecific 조우에 있는 중요 한 역할이 표시 했다. 특히, 종 방 벽 다른 초파리 종의 남성 oe(-) D. melanogaster 여성을 꼬 시 고 그들과 함께 지속적으로 성관계를 디 simulans 남성 때문에 손실 되었습니다. Oe(-) 여성 7,11 hd의 치료 단일 화합물 종 정체성을 부여 수 있습니다 보여주는 종 장벽 복원. 이러한 결과 대 한 일반적인 메커니즘을 식별 성 및 종 인식 cuticular 탄 화 수소에 의해 규제.
생물 학적 리듬: 맛-시간 연속체
미각 시스템 즉석을 수용 또는 회피 동작을 도출, 식품 품질 평가 수 있습니다. 새로운 연구 미각 수용 체 뉴런 circadian 시계 맛 감도에 리듬을 조절 appetitive 행동에 리듬을 드라이브 및 수 유에 영향을 보여줍니다.
Pheromonal 및 행동 단서 초파리에서 암-침략을 트리거합니다
침략의 적절 한 디스플레이 잠재적인 경쟁자를 인식 하는 능력에 의존 합니다. 대부분의 종에서 초파리 수 컷 다른 남성과 싸움 하 고 암컷을 공격 하지 않습니다. 곤충, 섹스 인식 강력 하 게 중재 역할을 페로몬 cuticular 탄화수소 chemosensory 통신에 종속 됩니다. 감각 화학 및 다른 역할에 신호 하는 동안 남성 여성 구 혼을 자극 잘 초파리에 특징 되어 있다, 침략을 유도 하는 신호 불분명 남아. 여기 우리가 보여줍니다 때 동작이 나 여성 페로몬 masculinized는 남성 여성 경쟁자로 인식 구애에서 공격으로 전환. 여성 페로몬 masculinize 하 성 결정 인자 변압기 (traIR)에 대 한 Dsrna를 들고 transgene 셀, oenocytes를 생산 하는 페로몬을 표적으로 했다. 잠시 후 결합 남성 pheromonal 신호 다른 감각 신호를 재정의할 수 있습니다 나타내는 이러한 여성을 공격 했다. 놀랍게도, traIR 그렇지 않으면 정상적인 여성에서 신 경계를 대상으로 여성 문제의 masculinization 또한 남성 침략을 실행 하기에 충분 했다. 페로몬과 행동의 동시 masculinization 유도 완벽 한 스위치 정상 남성의 여성에 대 한 응답. 제어 남성 지금 싸운 보다는 이러한 여성을 copulated. 상호 실험에서 oenocytes 및 변압기 (하버드) 식에 의해 남성에서 신경 시스템의 학적 여성화 높은 수준의 구애와 제어 남성에서 거의 또는 전혀 침략 elicited. 마지막으로, 페로몬 없는 파리와 직면 했을 때 컨트롤 남성 남성만 아니라 여성 상대, 침략 하지 pheromonal 신호 없을 경우의 기본 동작을 제안 공격. 따라서, 우리의 결과 중 페로몬의 해당 masculinization 표시 또는 동작 여성에서 암-침략을 실행 하는 데 충분 하다. 또한, pheromonal 프로 파일 및 상대에 의해 표시 된 전투 패턴을 조작 하 여 남성과 여성에 대 남성 행동 응답 완전히 되돌릴 수 있습니다. 따라서, pheromonal 및 행동 단서 초파리 수 컷 경쟁자로 인식 하는 conspecific에 의해 사용 됩니다.
사회적 상호 작용-남성 초파리의 계층적 Chemosensory 레 귤 레이 션
페로몬 초파리, 정체성 및 chemosensory이 신호의 행동 역할 그리고 그들이 어떻게 상호 작용에서 남성의 사회적 행동 조절, 불완전 하 게 이해 했다. 우리는 (z)-7 발견-tricosene, 남성 농축 cuticular 탄화수소, 남성 남성 구애를 억제 하기 위해 이전에 보여 줬던 침략의 보통 수준이 필수적 이었다. 메커니즘을 (z)-7-tricosene 유도 침략과 억압 된 구애 했다 독립적인, 하지만 둘 다 필요한 미각 수용 체 Gr32a. 감도 (z)-7-tricosene 11-cis-vaccenyl 아세테이트 (cVA)의 침략을 추진 효과, 후 각 페로몬만 (z)-7에 대 한 필요 했다-tricosene 감도 Cva의 독립 했다. (z)-7-tricosene 및 cVA 따라서 계층적 방식으로 침략 규제. 또한, 남성 cuticular 탄 화 수소의 고갈으로 인 한 증가 구애 후 각 수용 체 or47b에에서 돌연변이 의해 억제. 따라서, 남성 사회 행동 누구의 영향 되며 이러한 행동 강화 후 각 페로몬을 지배 하는 침략을 홍보 하 고 구애, 억제 gustatory 페로몬에 의해 제어 됩니다.
Drosophila Melanogaster 암컷 짝짓기 행동 및 자손 생산을 사회적 컨텍스트를 기반으로 변경
Drosophila melanogaster 생물 학적 리듬, 침략과 짝짓기 그룹 크기와 구성에 의해 변조 됩니다. 그러나,이 그룹 효과의 피트 니스 중요성을 알 수 있다. 남성과 여성 그룹의 구성을 변경 하 여 그 사회적 맥락에 영향을 미치는 생식 행동 및 자손 유전적 다양성을 보여줍니다. 첫째, 여성은 남성과 다른 스트레인에서 수 컷의 존재 같은 스트레인에서 짝짓기는 infecund, 설치류, 사회적 컨텍스트 종속 근 친 방지 메커니즘 제안에 브루스 효과 비슷합니다. 둘째, 여성 그룹 두 개 이상의 변형;에서 남성으로 구성 된 더 자주 친구 이 마지막 남성 정자 우선 완화 하 고 자손 유전적 다양성을 증가 시킵니다. 그러나, 냄새 장애 Orco 돌연변이 여성 그룹 구성; 따라 짝짓기 주파수 늘리지 마십시오 이 생식 행동의 사회적 문맥 종속 변화 직접 상호 작용-남성 보다는 여성의 후각이에 따라 달라 집니다 나타냅니다. 또한, 야생-타입 긴장에 주파수 짝짓기에 변형 여성 아닌 남성에 따라 다릅니다. 데이터 표시 그룹 구성 회원, 생식 성공에 대 한 분산에 영향을 미칠 수 있습니다 그리고 암컷이이 과정에서 중심 역할을 담당할. 사회 환경 진화 과정에 따라서 영향을 미칠 수 있습니다.
