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In JoVE (2)
- 成人の全体のマウントの準備ショウジョウバエ腹神経索
- 用いて、化合物の生理活性をスクリーニングするためのペアNanoinjectionと電気生理学的アッセイキイロショウジョウバエジャイアントファイバシステム
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Articles by Tanja A. Godenschwege in JoVE
JoVE Neuroscience
成人の全体のマウントの準備ショウジョウバエ腹神経索
Department of Biological Sciences, Florida Atlantic University
アン
JoVE Neuroscience
用いて、化合物の生理活性をスクリーニングするためのペアNanoinjectionと電気生理学的アッセイキイロショウジョウバエジャイアントファイバシステム
1Department of Biological Sciences, Florida Atlantic University, 2Department of Chemistry & Biochemistry, Florida Atlantic University
急速な
Other articles by Tanja A. Godenschwege on PubMed
ショウジョウバエの巨大ファイバシステムにおける異所性発現はRobo2、（ROBO）ラウンドアバウトのために異なる役割を明らかにし、樹状突起ガイダンスとシナプス接続でRobo3
樹状突起ガイダンスの役割が検討されていないのに対し、ラウンドアバウト（ROBO）受容体が集中的に、胎児の神経系において軸索ガイダンスの調節における役割について研究されている。 Robo2とRobo3は効果がありません一方、ショウジョウバエの成体巨大な光ファイバシステムでは、我々は、異所性のロボの発現が特定の運動ニューロンの樹状突起の成長と指導を調節することができることを明らかにした。また、樹状突起ガイダンスロボの影響はCommissureless共発現によって抑制できることを示している。我々は巨大な繊維の軸索ガイダンスのすべての3つのロボ受容体の役割を確認していますが、Robo2またはRobo3の過剰発現によって引き起こされる強力な軸索ガイダンスの変化は、シナプスの接続には影響しません。対照的に、巨大な繊維でロボの過剰発現は、直接シナプスの機能を妨げるように思われる。我々は、軸索ガイダンス、樹状突起ガイダンス、シナプス形成を締結分離プロセスであると別のロボファミリーのメンバーは明らかにそれらに影響を与えること。
神経回路の組立及び機能におけるユビキチンの新たな役割
最近の一連の論文は、神経回路の形成と機能のユビキチンのために重要な役割を強調表示します。これらの新しい結果は、成長円錐とシナプスの生活の中で様々な意思決定ポイントで発生した分子モデリングに焦点を当てる。
ショウジョウバエの中枢シナプス形成過程におけるセマフォリン1aで双方向シグナリング
セマフォは、集中的に樹状突起と軸索の経路探索における役割について研究されているが、以下はシナプス形成におけるそれらの潜在的な役割について知られている。ミバエ（ショウジョウバエ）の成人の巨大な繊維（GF）システムでは、我々は、膜貫通セマフォリン1A（SEMA-1）が草分け中の指導におけるその役割に加えて、シナプス形成に関与していることを示しています。細胞自律的な救助の実験では中枢シナプスの組み立てに関与しているセマ-1aのこと、それがpostsynaptically前との両方を必要とされることが明らかになった。また、事前ではなくシナプス機能獲得型セマ-1aは、GF-運動ニューロンシナプスを混乱させることができたと表現型が推定される有効な結合部位を含むプロリンに富む細胞内ドメインに依存していることがわかった。我々は、膜貫通セマ-1aはGFシナプスの形成につながることによると、リガンドと受容体の両方として機能し、双方向の情報伝達系の一部であることを示している。
四尾連Tsとセマフォ1aの標的発現はショウジョウバエの巨大繊維のシナプス形成に重要な期間を明らかに
ショウジョウバエの神経回路の組立時のイベントのタイミングを決定するために我々は、巨大な光ファイバシステムに温度に敏感な四尾連遺伝子の発現を標的とし、開発中のさまざまな時点でエンドサイトーシスを妨害した。エンドサイトーシスは、重要な回でブロックされたときに巨大な繊維は、その軸索または初期のシナプスを撤回し、我々は巨大な繊維の開発に4つのフェーズを認識：初期の経路探索フェーズでは、シナプス形成の中間相、後期安定化プロセスと、最終的に、成熟したシナプス。共発現四尾連（TS）とセマフォ1aで我々は、セマフォ1aはエンドサイトーシスにより調節されるタンパク質の一つであり、その除去がシナプス形成のためのプログラムの必要な部分であったという証拠を提供した。セマフォ1aの遺伝子の標的発現の時間的なコントロールは、その急性過剰セマフォ1aは、シナプス形成に永久的な破壊的な影響を与えられた。
すべてのSynapsinsを欠いてハエが予期せず健康であるが、複雑な行動で損なわれている
脊椎動物synapsinsは、シナプス小胞の運動性のリン酸化に依存した制御により、神経伝達物質の放出を微調節することが提案されている豊富なシナプス小胞のリンです。ただし、すべての3つのマウスシナプシン遺伝子のノックアウトにより、すべてのシナプシンアイソフォームの合計不足の影響はまだ解明されていません。ショウジョウバエでは、単一のシナプシン遺伝子はいくつかのアイソフォームをコードしており、ほとんどのシナプス端末で表現されます。したがって、ショウジョウバエのシナプシン遺伝子の標的化欠失は、他のアイソフォームによる機能ノックアウト補完の可能性を排除します。予期せず、シナプシンヌル変異体のハエは、脳の形態には明らかな欠陥を示していないと、動作に印象的な質的な変化は観察されていません。幼虫の神経筋標本の識別 'モデル'シナプスの超微細構造解析では、野生型および変異体の間に有意差を認めなかったが、このシナプスにおける自発的または誘発興奮性接合部電位は5Hzの刺激周波数まで正常であった。しかし、いくつかの行動反応を定量的に分析したときに、変異体と野生型のハエの間に明確な相違点は、記載されています。大人の運動活性、高いパターン速度、翼のビート周波数、および視覚的なパターンの優先順位で微細運動応答が変更されます。シナプシン変異体は嗅覚ジャンプ応答の高速慣れ、強化されたエタノール耐性、3つの異なるパラダイムを用いて測定されるように、学習と記憶に重要な欠陥を示して飛ぶ。幼虫の行動の欠陥は別の論文に記載されています。我々は、ショウジョウバエのsynapsinsは、細胞レベルで微妙ですが、複雑な行動に現れる神経系の機能において重要な役割を果たすと結論付けている。
ショウジョウバエの巨大なファイバーシステムの開発と機能：エスケープを作る
空気に飛び込むと離れて飛んでエスケープ危険を飛ぶ。巨大な光ファイバシステム（GFS）は、視覚刺激に、この単純な行動反応を媒介する神経回路である。感覚信号は巨大な繊維によって受信され、脚と翼の筋肉motorneuronsに中継されます。ショウジョウバエGFSのニューロンの多くは、一意に識別し、細胞生物学、電気生理学的および遺伝学的研究に適している。ここでは、このシステムの解剖学と開発を検討し、神経発達とシナプス可塑性の神経疾患の病因に至る神経系の生物学の多くの側面を研究するため、その有用性を強調表示します。
セントラルシナプス形成におけるショウジョウバエNeuroglianと人間のL1-CAMのための保存食の役割
ショウジョウバエNeuroglian（NRG）とその脊椎動物ホモログL1-CAMも初期の発達過程で研究されている細胞接着分子（CAM）があります。そのような痙縮と精神遅滞などの壊滅的な神経疾患を含む表現型（クラッシュ症候群）の広範なスペクトルのヒト遺伝子結果の突然変異。神経突起伸長や軸索の経路探索におけるL1-CAMの役割が広く研究されているが、はるかに少ないがシナプス形成における役割について知られている。
シナプスの成長と成熟におけるショウジョウバエユビキチンConjugaseのBendlessためのハイワイヤーから異なるメカニズム
成熟し安定したシナプスに成長円錐の変換を可能にするシグナル伝達機構はまだ完全に理解されるべきである。ユビキチン化は、シナプスの開発において重要な調節的役割を果たしており、このプロセスに関与することができます。以前の研究では、中央のシナプス形成に重要であることがショウジョウバエユビキチンconjugaseのbendless（ベン）を同定し、それが果たす正確な役割は解明されていない。我々の研究では、ベンがシナプスの成長と成熟に重要な役割を果たしていることを示している。私たちは、ベンがターゲットの認識後の発達段階に必要であることが示唆された、初期のシナプスは、ベン変異体の高浸透率で存在することを決定しました。私たちは、ベンがシナプス成長のシナプスの役割を持つことを示すために細胞自律的な救助の実験を使用していました。その後、一時的にベン変異体バックグラウンドでUAS（上流活性化配列） - ベンを表現するためにターゲット·システムを活かしたフル·成長、成熟したシナプスターミナルを確立するためにベン機能のためのよく定義された臨界期を同定した。我々は、タンパク質が前にではなく、実際の成長過程の時点で存在していなければならないことを示している。また、ベンは十分に特徴付けられユビキチンリガーゼ【全文を含むシグナル伝達経路の一部ではないことを証明する表現型の証拠を提供しています。我々は結論付けている軸索の成長と初期のシナプス形成の中枢神経系におけるシナプスの成長と成熟への移行を可能にする新たな発達スイッチとしてBendless機能します。
L1型タンパク質とAnkyrins間の相互作用 - L1型CAM機能のマスタースイッチ
L1型細胞接着分子（CAM）は、シナプス形成と維持の軸索伸長と経路探索も含む神経分化の重要なメディエーターである。さらに、細胞骨格成分との相互作用は高度に保存され、規制されています。 CAM機能のこれらの異なる側面に互いに関連はよく理解されていない方法。私たちの結果と他の研究に基づいて、我々はそれにアンキリン結合L1型CAMを提案するマスタースイッチを提供します。 ankyrinsとの相互作用が異なる機能コンテキストにL1型接着性タンパク質を指示し、いずれかのような神経突起伸長や軸索の経路探索、またはそのような軸索の初期セグメント（AIS）、パラノード地域におけるL1の役割としてアンキリン依存関数、にアンキリン独立した機能、シナプスと樹状突起インチ
ガイダンスとシナプス形成時にNeuroglianとSemaphorin1aの遺伝的相互作用
我々はこれまでにショウジョウバエの巨大な繊維の回路形成におけるNeuroglianとSemaphorin1aための機能を実証した。両分子は、脳の外に巨大な繊維を導くために必要な、巨大なシナプス形成時に異なる機能を持っています。本研究では、巨大な光ファイバ回路の形成にNeuroglianとSemaphorin1a利得および機能の背景の損失のさまざまな組み合わせの効果を特徴とする。我々はNeuroglianとSemaphorin1aは、遺伝的に軸索ガイダンスの間だけでなく、シナプス形成時に互いに相互作用することがわかった。我々の実験は、脳のうち、巨大な繊維の草分けの間に、Neuroglian機能がSemaphorin1aに依存しているように見えることを明らかにした。対照的に、巨大な繊維のシナプス形成時に我々は、受容体が同じセルにNeuroglianによって変更することができるようSemaphorin1aシグナリングことを観察した。要約すると、我々の調査結果はNeuroglianとSemaphorin1aシスと結果シグナリングの出力はガイダンスとシナプス形成時に異なる可能性があること、互いの機能を調節することができることを示唆している。
ショウジョウバエの巨大なファイバーシステム（GFS）から電気生理学的記録
はじめに：ショウジョウバエの巨大な光ファイバシステム（GFS）は、ハエのエスケープ応答を仲介する十分に特徴付けられた神経回路です。それは電気生理学的記録を定期的に行うことができ、そこからいくつかの大人の神経回路の一つです。 tergotrochanteral "ジャンプ"筋肉（TTM）と大型間接飛翔筋（背縦走筋：このプロトコルは、大人のハエの脳に直接巨大な繊維のニューロンを刺激し、GFSの出力の筋肉からの記録を取得するための簡単な手順を説明します、またはDLMS）。それは研究者が脳とアッセイにおける巨大な繊維胸部筋肉から記録することによって、この神経回路内のいくつかの中心的なシナプスの機能を刺激することができ、比較的非侵襲的な方法です。
ショウジョウバエの巨大な光ファイバ回路を用いた毒素のin Vivoスクリーニングのための新しいアプローチ
神経や筋肉の機能に影響を及ぼす化合物を見つけることは、神経疾患の様々な潜在的な治療剤として非常に興味深いです。これらの化合物の代替アプリケーションでは、分子プローブと同様に殺虫剤としての使用が含まれています。我々は、化合物の少量を必要とし、in vivoでの生物学的活性の公平なスクリーニングを可能にするバイオアッセイを開発しました。このため、我々は十分に特徴付けられた神経回路は、フライのエスケープ応答を仲介するキイロショウジョウバエの巨大な光ファイバシステムからの同時電気生理学的記録の非侵襲的な方法で化合物を投与するペア。回路は、コリン作動性、グルタミン酸、電気シナプスと同様に神経筋接合部を持つニューロンの様々を網羅しています。このシステムからの電気生理学的記録は、これらのコンポーネント上の任意の分子標的に対する化合物に関連した影響の検出が可能になります。ここでは、この小説のバイオアッセイなどのコリン作動性受容体遮断薬塩酸メカミラミンとカリウムチャネル遮断薬テトラエチルアンモニウム水酸化物と同様に、円錐のヒラタと孤立conopeptidesから毒と同じように小さな分子で動作することを証拠を提供しています。 Conopeptidesこのような鎮痛剤プリアルト™とXen2174のような強力な薬剤に開発されている。しかし、ほとんどのconopeptidesは、迅速かつ簡単なスクリーニング法の必要性を明らかにし、特徴づけられていない。今回の知見は、メカミラミン塩酸塩、並びにヒトα7ニコチン性アセチルコリン受容体のアンタゴニストであることが知られているα-コノトキシンIMIが、効率的に回路内のショウジョウバエα7ニコチン性アセチルコリン受容体依存性経路のシナプス伝達を破壊していることを示すがシナプスの他のタイプのニューロンの機能に影響を及ぼさなかった。これは我々のバイオアッセイは、ヒトの健康に関連する化合物をスクリーニングするための有効なツールであることを示しています。
年齢と活動依存性の筋肉の脱力感、ショウジョウバエ結果の骨格筋におけるヒトアミロイド前駆体タンパク質の発現
アルツハイマー病の特徴の一つであり、そのような封入体筋炎のようないくつかの他の変性疾患は、アミロイド前駆体タンパク質（APP）とその分解アミロイドペプチドの異常な蓄積である。優れた開発組織への不適切なAPP発現の病理学的結果を理解するために、我々は骨格筋では、野生型ヒトAPPを発現するトランスジェニックハエを生成し、成人の解剖学的、電気生理学、行動解析を行った。
