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Articles by Mark A. Tanouye in JoVE
JoVE General
Saggi Neurocircuit per Sequestri in mutanti di Epilessia Drosophila
1Department of Molecular and Cell Biology, University of California, Berkeley, 2Department of Environmental Science, Policy Management, University of California, Berkeley
Utilizzando la stimolazione elettrica ad alta frequenza, il sequestro-simile può essere indotta a
Other articles by Mark A. Tanouye on PubMed
Analisi Genome-wide Della Famiglia Genica Odorant-binding Protein in Drosophila Melanogaster
Olfatto è di considerevole importanza per molti insetti in comportamenti critici per la sopravvivenza e riproduzione, tra cui la posizione delle fonti di cibo, selezione dei compagni, riconoscimento di Colonia con-specifiche e la determinazione dei siti di deposizione delle uova. Un componente onnipresente, ma scarsamente comprensibile, del sistema olfattivo dell'insetto è un gruppo di odorant-binding proteins (OBPs) che sono presenti in elevate concentrazioni nella linfa acquosa che circonda i dendriti dei neuroni olfattivi del ricevitore. OBPs sono ritenuti navetta odorifere dall'ambiente ai recettori odorant sottostante, per cui potrebbe potenzialmente servire come odorant presentatori. Qui vi mostriamo che il genoma di Drosophila trasporta 51 potenziali geni OBP, un numero paragonabile a quella dei suoi geni odorant-recettore. Troviamo che la maggior parte (73%) di questi geni OBP-come si verifica nei cluster di geni altretanto come nove, contrariamente a ciò che è stato osservato per i geni di Drosophila odorant-recettore. Due dei presuntivo OBP gene cluster ogni trasporta un gene odorant-recettore. Segnaliamo anche un'intrigante sottofamiglia di 12 OBPs putativo che condividono un'unica struttura C-terminale con tre conservati cisteine e una prolina conservata. Membri di questa sottofamiglia non sono stati precedentemente descritti per qualsiasi insetto. Abbiamo eseguito analisi filogenetiche delle proteine correlate OBP in Drosophila, nonché di altri insetti, e discutiamo la duplicazione e divergenza dei geni per questa grande famiglia. [I dati di sequenza da questo studio sono stati sottoposti a FlyBase. Le annotazioni di queste sequenze sono disponibili come materiale complementare al http://www.genome.org.]
Bromuro Di Potassio, Un Anticonvulsivante, è Efficacia Ad Alleviare La Crisi Epilettiche Nel Mutante Drosofila Sensibili Bang Bang Insensato
Disturbi convulsivi umana sono un grave problema di salute a causa del gran numero di persone colpite, le conseguenze potenzialmente devastanti delle occorrenze di sequestro non trattata e la mancanza di un efficace trattamento per tutti i pazienti. Sebbene gli anticonvulsivanti hanno dimostrato molto utili nel trattamento di crisi epilettiche e rimangano la migliore opzione disponibile per il trattamento, non tutti gli individui afflitti rispondono al farmaco e molti farlo solo in combinazioni di farmaci unico o a costo di effetti collaterali. Pertanto, nuovi e più efficaci anticonvulsivanti sono continuamente ricercati per combattere questa malattia. In questo studio, si presentano risultati che offrono la possibilità di utilizzo di mutanti di drosofila bang-sensibili (BS) come strumento per gli anticonvulsivanti schermo. Alimentando i mutanti BS un anticonvulsivante noto, bromuro di potassio, abbiamo dimostrato che il farmaco riduce drasticamente i sequestri di bang insensato, il più grave dei mutanti BS. Questa metodologia suggerisce che il sistema della drosofila potenzialmente può essere un potente strumento per il dosaggio e la sperimentazione di nuovi composti con proprietà anticonvulsivanti.
Soppressione Di Sequestro Da Mutazioni Di Guadagno Di Funzione Escargot
Mutazioni soppressore forniscono potenzialmente potenti strumenti per l'esame dei meccanismi sottostanti patologie neurologiche e identificare nuovi bersagli per un intervento farmacologico. Qui descriviamo le mutazioni che sopprimono le crisi epilettiche in un modello di drosofila dell'epilessia umana. Uno schermo utilizzando la drosofila facilmente mutante "epilessia" scioccato (eas) identificato dominante soppressori di sensibilità di sequestro. Tra le diverse mutazioni identificate, escargot neuronale (esg) ridotto eas sequestri quasi il 90%. Esg gene codifica per un membro della famiglia lumaca di fattori di trascrizione. Considerando che la esg è normalmente espressa in un numero limitato di neuroni durante un periodo definito di sviluppo del sistema nervoso, qui esg normale è stata espressa in tutti i neuroni e per tutto lo sviluppo. Questo notevolmente migliorata l'elettrofisiologici e dei fenotipi comportamentali epilessia dell'eas. Esg neuronale sembra agire come un soppressore di sequestro generale nel modello drosofila epilessia e riduce la predisposizione di diversi mutanti soggette a sequestro. Abbiamo osservato che esg deve essere espresso ectopically durante lo sviluppo del sistema nervoso per ridurre la suscettibilità sequestro negli adulti. Inoltre, induzione di esg in un piccolo sottoinsieme di neuroni (interneurons) ridurrà la suscettibilità di sequestro. Una combinazione di analisi computazionale e microarray ha rivelato 100 geni che rappresentano possibili obiettivi di un neurone esg. Prevediamo che alla fine alcuni di questi geni possono servire come bersagli per nuovi farmaci antiepilettici.
Mutanti Couch Potato Drosofila Esibiscono Complesse Anomalie Neurologiche Tra Cui Fenotipi Di Epilessia
RNA-binding proteins giocano un ruolo critico nella regolazione dell'espressione genica, e compromissione può avere gravi conseguenze fenotipiche sulla funzione del sistema nervoso. Riportiamo qui la scoperta di diversi fenotipi complessi neurologici associata a mutazioni di couch potato (cpo), che codifica per una proteina di drosofila RNA-binding. Mostriamo che mutazione di cpo conduce alla paralisi di bang-sensibili, suscettibilità sequestro e difetti di trasmissione sinaptica. Un nuovo allele cpo chiamato cpo(EG1) è stato identificato sulla base di un fenotipo mutante paralitico bang-sensibili in un background genetico sensibilizzato (sda / +). In heteroallelic combinazioni con altri alleli cpo, cpo(EG1) Mostra un fenotipo incompleto penetrante bang-sensibile con circa il 30% delle mosche diventando paralizzati. In risposta a shock elettroconvulsivante, heteroallelic combinazioni con cpo(EG1) presentano soglie di sequestro a meno di metà di moscerini. Infine, cpo mosche visualizzano diversi neurocircuit anomalie nel sistema fibra gigante (GF). I muscoli TTM di mutanti cpo esibiscono risposte lunga latenza accoppiate con ridotta frequenza seguente. Muscoli DLM mutanti cpo Visualizza drastiche riduzioni nel seguente frequenza nonostante esporre relazioni latenza normale. I siti labili sembrano essere la sinapsi elettrochimica GF-TTMn e la chimica PSI-DLMn sinapsi. Questi fenotipi neurologici complessi di mutanti cpo supportano un ruolo importante per la cpo nella regolazione della funzione adeguata del sistema nervoso, tra cui suscettibilità sequestro.
Mei-P26 Gene Codifica Per Una Proteina Di Coiled-coil-NHL Anulare B-scatola Che Regola La Suscettibilità Sequestro in Drosophilia
Mutazioni di sequestro-soppressore forniscono unico spaccato i geni e i meccanismi coinvolti nella regolazione dell'eccitabilità del sistema nervoso. Mutanti di drosofila bang-sensibili (BS) presentano uno strumento utile per l'identificazione di soppressori di sequestro poiché sono un modello di epilessia ben caratterizzati. Qui descriviamo l'isolamento e la caratterizzazione di un nuovo mutante di sequestro-soppressore della drosofila che risulta dall'interruzione del gene meiotic mei-P26, che appartiene alla famiglia delle proteine RBCC-NHL. La mutazione di mei-P26 riduce sequestri in facilmente sconvolto (eas) e slamdance (sda) epilettici vola seguito shock meccanico di stimolazione ed elettroconvulsivante. Inoltre, mosche mutanti mei-P26 presentano soglie di sequestro almeno triplice superiori a quelle di tipo selvatico. I fenotipi di mei-P26 sembrano derivare dalla mutazione missenso di un residuo critico del dominio di interazione della proteina-proteina NHL della proteina. Questi risultati rivelano un ruolo sorprendente per mei-P26 di fuori della linea germinale come regolatore di suscettibilità sequestro, possibilmente interessando sinaptico sviluppo come un'ubiquitina ligasi.
Soppressione Del Sequestro Di ShakB2, Una Mutazione Di Giunzione Gap in Drosofila
Le proteine di giunzione di spacco mediano elettrico trasmissione sinaptica. In drosofila, mosche che trasportano le mutazioni null il locus shakB, come shakB2, hanno difetti comportamentali ed elettrofisiologici nel gigante fibra (GF) sistema neurocircuit coerente con una perdita di trasmissione alle sinapsi elettriche. La mutazione shakB2 influisce anche sulla suscettibilità di sequestro. Mosche mutanti sono particolarmente resistenti agli sequestro e hanno una soglia alta di grippaggi evocati. Inoltre, in alcune combinazioni doppi mutante con mutazioni "epilessia", shakB2 sembra agire come una mutazione di sequestro-soppressore: shakB2 Ripristina suscettibilità sequestro alla gamma wild-type in doppio mutante. Nel doppi mutante combinazioni, shakB2 sopprime completamente convulsioni causate da mutazioni jitterbug (jbug) slamdance (sda) e atterramento (kdn). Convulsioni causate da mutazioni knockout tecnico (tko) e facilmente sconvolto (eas) sono parzialmente soppressa dal shakB2. Convulsioni causate da bang-sensibili (bas2) e bang-insensato (bss1, bss2 alleli) mutazioni non vengono soppressi da shakB2. Questi risultati mostrano l'uso di Drosophila come sistema modello per studiare i generi di interazioni genetiche responsabile della suscettibilità sequestro, portando a noi più vicini per dipanare la complessità dei disturbi convulsivi negli esseri umani.
Facendo Una Via Di Fuga: Sviluppo E Funzione Del Sistema Di Fibra Gigante Della Drosofila
Mosche sfuggono il pericolo di saltare in aria e volare via. Il sistema di fibra gigante (GFS) è il circuito neurale che media questa semplice risposta comportamentale a stimoli visivi. Il segnale sensoriale è ricevuto da fibra gigantesca e inoltrato per la gamba e ala muscolari motoneuroni. Molti dei neuroni nella Drosofila GFS sono univocamente identificabili e suscettibili di studi biologici, elettrofisiologici e genetica delle cellule. Qui esaminiamo l'anatomia e lo sviluppo di questo sistema ed evidenziare la sua utilità per lo studio di molti aspetti della biologia del sistema nervoso che vanno dallo sviluppo neurale e la plasticità sinaptica per l'eziologia del disturbo neurale.
Le Mutazioni Del K + Cl-che Gene Kazachoc (kcc) Aumentare La Suscettibilità Di Sequestro in Drosofila
Durante un periodo critico nel cervello dei mammiferi in via di sviluppo, c'è un interruttore principale nella natura di GABAergic trasmissione da depolarizzante ed eccitatorie, il modello del cervello neonatale, di hyperpolarizing e inibitorie, il modello del cervello maturo. Questo switch è creduto di giocare un ruolo importante nel determinare la connettività neuronale attraverso meccanismi attività-dipendente. L'interruttore dello sviluppo GABAergico può anche essere particolarmente vulnerabile alle disfunzioni che portano a disturbi convulsivi. L'interruttore dello sviluppo di GABA è mediata principalmente da KCC2, un neurone K + Cl-che che determina la concentrazione intracellulare di Cl - e, quindi, l'inversione del potenziale di GABA. Qui, segnaliamo che kazachoc (kcc) mutazioni che riducono il livello del sole K + Cl-che nella sulla Mosca frutta Drosophila melanogaster rendono suscettibili a crisi epilettiche epilessia-come mosche. Proteina kcc drosofila è ampiamente espresso nel cervello neuropilo e suo livello aumenta con l'età dello sviluppo. Kcc giovani mosche mutanti con livelli bassi di kcc visualizzare comportamentali sequestri e dimostrano una ridotta soglia delle convulsioni indotte da shock elettroconvulsivante. La mutazione di kcc migliora una serie di altre mutazioni epilessia drosofila indicando interazioni funzionali che portano a disturbi convulsivi. Esperimenti genetici e farmacologici suggeriscono che la suscettibilità sequestro aumentato di kcc mosche avviene tramite segnalazione GABAergico eccitatorio. I mutanti di kcc forniscono un sistema eccellente modello in cui indagare come la modulazione del segnale GABAergico influenza epileptogenesis e dell'eccitabilità neuronale.
Da Banco Per Droga: Modellazione Sequestro Umano Usando Della Drosofila
Studi di disturbi convulsivi umana hanno rivelato che la predisposizione alle crisi epilettiche è fortemente influenzata da fattori genetici. Oltre a causare l'epilessia, fattori genetici possono sopprimere grippaggi ed epileptogenesis. Esame dei geni oncosoppressori sequestro è impegnativo in esseri umani. Tuttavia, tali geni vengono prontamente identificati e analizzati in un modello animale della drosofila dell'epilessia. In questo articolo, è esaminato il fenotipo di epilessia di mutanti sensibili al sequestro della drosofila. Viene descritta una nuova classe di geni chiamati soppressori di sequestro. Mutazioni definizione soppressori ripristinare il fenotipo "epilessia" dei mutanti neurologiche. Concludiamo questa recensione con particolare discussione di un gene soppressore sequestro codifica DNA topoisomerasi I (top1). Mutazioni di top1 sono particolarmente efficace a ripristinare il fenotipo sensibile al sequestro dei mutanti epilessia della drosofila. Inoltre, è stata identificata un'inaspettata classe di farmaci anti-epilettici. Si tratta di DNA topoisomerasi sono inibitori quali camptothecin e suoi derivati; diversi candidati sono comparabili o forse meglio di farmaci anti-epilettici tradizionali quali valproato a ridurre le crisi epilettiche negli esperimenti di droga-alimentazione della drosofila.
Sensibilità Di Sequestro è Migliorata Da Mirati Espressione Di K +-Cl - Funzione Nel Corpo Del Fungo Del Cervello Di Drosophila
L'allele kcc(DHS1) di kazachoc (kcc) è stato identificato come una mutazione di sequestro-enhancer esacerbando i fenotipi di comportamentali bang-sensibili (BS) paralitico di diversi mutanti di drosofila-sequestro-sensitive. Su loro, giovani kcc(DHS1) mosche mostrano un comportamento simile sequestro e dimostrano una ridotta soglia delle convulsioni indotte da shock elettroconvulsivante. Il prodotto di kcc Mostra notevole omologia a KCC2, i mammiferi che K(+)-Cl(-) neuronale. L'allele kcc(DHS1) è un hypomorph, e relativo grippaggio-come fenotipo riflette la ridotta espressione del gene kcc. Riportiamo qui quella kcc funziona come un K(+)-Cl(-) che quando heterologously espressa in ovociti di Xenopus laevis: condizioni ipotoniche che inducono gonfiore degli ovociti, gli ovociti che esprimono drosofila kcc visualizzare attività di trasporto di ioni robusto osservato come un Cl (-)-assorbimento dipendente del congenere K(+) (86)Rb(+). Espressione ectopica, nello spazio ristretto di un transgene UAS-kcc(+) è stato usato per determinare dove la funzione è necessaria al fine di salvare il fenotipo di paralitico BS kcc(DHS1). È interessante notare che, soccorso fenotipica è in gran parte rappresentato dall'espressione mirato, circoscritto nei corpi dei funghi (MBs) e il corpo elissoide (EB) del complesso centrale. Curiosamente, abbiamo osservato che induzione MB di kcc(+) ha funzionato come un soppressore di sequestro generale in drosofila. Drosofila MBs hanno generato notevole interesse soprattutto per il loro ruolo come il substrato neurale per apprendimento olfattivo e memoria; Essi sono non stati precedentemente implicati nella suscettibilità sequestro. Mostriamo che sensibilità sequestro kcc(DHS1) in neuroni MB agisce attraverso un indebolimento dell'inibizione sinaptica chimica di trasmissione GABAergico e suggeriscono che questo è a causa della rottura delle pendenze Cl(-) intracellulare nei neuroni MB.
Drosofila Come Un Modello Per L'epilessia: Bss è Una Guadagno Di Funzione Mutazione Nel Gene Del Canale Del Sodio Para Che Porta a Crisi Epilettiche
Riportiamo l'identificazione di bang insensato (bss), un mutante di melanogaster della drosofila espositrici grippaggio-come comportamenti, come un allele del paralitico (para) tensione-gated Na(+) (gene del canale Na(V)). Mutanti sono più inclini a episodi di sequestro di mosche normale a causa di una soglia convulsiva abbassata. I fenotipi bss sono a causa di una mutazione missenso in un segmento in precedenza implicato nella inattivazione, definito il "motivo del paddle" del dominio Na(V) quarto omologia. Espressione eterologa di cDNAs contenente la lesione bss(1), seguita da elettrofisiologia, dimostra che canali mutanti visualizzano tensione alterata dipendenza dell'inattivazione rispetto al wild type. I fenotipi di bss sono i più gravi dei mutanti in drosofila bang-sensibile e possono essere migliorati, ma non soppressa, dal trattamento con farmaci anti-epilettici. Come tale, convulsioni associate bss assomigliano a quelli di epilessia farmacologicamente resistente causata da una mutazione dell'umana Na(V) SCN1A, quali epilessia mioclonica grave del neonato o epilessia infantile intrattabile con generalizzate tonico-cloniche.
Il Sequestro E L'epilessia: Studi Di Disturbi Convulsivi in Drosofila
Nonostante la frequenza di disturbi convulsivi nella popolazione umana, le basi genetiche e fisiologiche per questi difetti sono stata difficile da risolvere. Anche se molti contributi genetici di suscettibilità sequestro sono stati identificati, queste comprendono disparati processi biologici, molti dei quali non sono specifici neurali. La grande natura eterogenea e numero dei geni coinvolti rende difficile capire i complessi fattori sottostanti l'eziologia dei disturbi convulsivi. Esaminando l'effetto conosciuto le mutazioni genetiche hanno sulla suscettibilità sequestro è un approccio che può rivelarsi fruttuoso. Questo approccio può essere utile sia intesa come diversi processi fisiologici possono influenzare la suscettibilità di sequestro e l'identificazione di nuovi trattamenti terapeutici. Esaminiamo qui fattori che contribuiscono alla suscettibilità sequestro in Drosophila, un sistema geneticamente trattabili che fornisce un modello per disturbi convulsivi umana. Sequestro-come attività neuronale e comportamenti nel moscerino della frutta sono descritti, oltre a una serie di mutazioni che presentano caratteristiche simili a alcune epilessie umane e rendere il volo sensibile alle crisi epilettiche. Particolarmente interessanti sono le descrizioni di una nuova classe di mutazioni che sono mutazioni secondo-sito che agiscono come soppressori di sequestro. Queste mutazioni revert fenotipi epilessia torna alla gamma di suscettibilità sequestro wild-type. I geni responsabili della soppressione del sequestro vengono clonati con l'obiettivo di identificare gli obiettivi per i composti di piombo che possono essere sviluppate in nuovi farmaci antiepilettici.
