في هذا البروتوكول، ونحن تصف استراتيجيتين التي تقمع في وقت واحد اثنين من الجينات (مزدوجة ضربة قاضية الجينات) في نحل العسل. ثم نقدم كيفية استخدام استجابة تمديد خرطوم (PER) مقايسة لدراسة تأثير مزدوج ضربة قاضية الجينات على عسل النحل التصور الذوقية.
مقالة منهجية
في هذا البروتوكول، ونحن تصف استراتيجيتين التي تقمع في وقت واحد اثنين من الجينات (مزدوجة ضربة قاضية الجينات) في نحل العسل. ثم نقدم كيفية استخدام استجابة تمديد خرطوم (PER) مقايسة لدراسة تأثير مزدوج ضربة قاضية الجينات على عسل النحل التصور الذوقية.
يوضح هذا الفيديو تقنيات الرواية من تدخل الحمض النووي الريبي (رني) الذي القيام بعملية التنظيم التقليلي اثنين من الجينات في وقت واحد في نحل العسل باستخدام الحمض النووي الريبي (الرنا المزدوج الجديلة) الحقن المزدوج تقطعت بهم السبل. كما يعرض بروتوكولا للخرطوم استجابة الإرشاد (PER) فحص لقياس الإدراك الذوقية.
رني بوساطة ضربة قاضية الجين هو أسلوب فعال downregulating الهدف التعبير الجيني. وعادة ما تستخدم هذه التقنية للتلاعب جين واحد، لكن له حدود للكشف عن التفاعلات والآثار المشتركة بين الجينات. في الجزء الأول من هذا الفيديو، نقدم استراتيجيتين لضرب أسفل في وقت واحد اثنين من الجينات (وتسمى مزدوجة ضربة قاضية الجينات). نعرض كل الاستراتيجيات قادرون على قمع فعالية اثنين من الجينات، vitellogenin (VG) وultraspiracle (USP)، والتي هي في حلقة ردود فعل التنظيمية. هذا النهج المزدوج ضربة قاضية الجينات يمكن أن تستخدم لتشريح العلاقات المتبادلة بين الجينات ويمكن تطبيقها بسهولة فيأنواع الحشرات المختلفة.
الجزء الثاني من هذا الفيديو هو دليل على خرطوم تمديد استجابة (PER) الفحص في نحل العسل بعد العلاج من ضعف ضربة قاضية الجينات. مقايسة PER هو اختبار معيار لقياس الإدراك الذوقية في النحل والعسل، والتي تعد مؤشرا رئيسيا لمدى سرعة نضوج نحلة العسل والسلوكي هو. تصور الذوقية أكبر من النحل عش يشير إلى زيادة التنمية السلوكية التي كثيرا ما يرتبط مع سن مبكرة في بداية البحث عن الطعام والعلف التخصص في حبوب اللقاح. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن تطبيق PER فحص لتحديد الدول الأيضية من شبع أو الجوع في نحل العسل. وأخيرا، PER الفحص جنبا إلى جنب مع الاقتران المحفزات رائحة مختلفة للتكييف كما انها تستخدم على نطاق واسع النحل للتعلم والذاكرة دراسات في نحل العسل.
تدخل الحمض النووي الريبي (رني) هو الحمض النووي الريبي على إسكات الجينات في مرحلة ما بعد النسخي، والذي يحدث في طائفة واسعة من الكائنات الحية حقيقية النواة. يتم تشغيل عملية رني بالنقر المزدوج تقطعت بهم السبل الحمض النووي الريبي (الرنا المزدوج الجديلة) السلائف داخلية أم خارجية. الرنا المزدوج الجديلة ينشط بروتين المقامر ريبونوكلياز الذي يربط ويشق الرنا المزدوج الجديلة إلى شظايا صغيرة (20-25 BP). ثم شظايا صغيرة من الرنا المزدوج الجديلة دليل على الاعتراف وتشطر من mRNAs والتكميلية من البروتينات argonaute، وهو عنصر حفاز من مجمع إسكات الحمض النووي الريبي التي يسببها (RISC) 1. في الثدييات، dsRNAs أطول من 30 NT، تنشيط استجابة المضادة للفيروسات (الإنترفيرون استجابة، IFN) الذي يؤدي إلى تدهور غير محددة من الحمض النووي الريبي النصوص 2. ومع ذلك، فقد ثبت dsRNAs طويلا لتكون فعالة ومحددة في الحشرات لأنه ليس هناك نقص في هذا الإنترفيرون 3.
وقد استخدمت dsRNAs طويلة لdownregulation من الجينات المستهدفة في أنواع الحشرات المختلفة. نحل العسل هي واحدة من بيونالكائنات الحشرات EER التي قد كشفت مهام العديد من الجينات الهامة في تطوير والسلوك باستخدام الرنا المزدوج الجديلة 4،5. وقد أجريت عدة طرق التسليم الرنا المزدوج الجديلة في نحل العسل: التغذية الرنا المزدوج الجديلة downregulates بكفاءة الهدف التعبير الجيني في يرقات نحل العسل 6، في حين حقن الرنا المزدوج الجديلة هو نهج فعالة لضربة قاضية الجينات في الأجنة العسل النحل 4 والنحل الكبار 7،8.
آثار ضربة قاضية الجينات التي أظهرتها تطبيق الرنا المزدوج الجديلة للحشرات هي عابرة والمترجمة. وقد أظهرت الدراسات أن كلا من حقن الرنا المزدوج الجديلة البطن وحقن الرنا المزدوج الجديلة الصدري قمع بفعالية الهدف التعبير الجيني في خلايا الجسم من الدهون في منطقة البطن من الحشرات 9،10. يتم حقن الرنا المزدوج الجديلة في تجاويف البطن والصدر وخلايا الدهون في الجسم هي قادرة على تولي الرنا المزدوج الجديلة من الدملمف حيث استحم الخلايا 10. ومع ذلك، لا يمكن استهداف الجينات في الأجهزة الأخرى، مثل المبايض والعقول، إما عن طريقالحقن في البطن أو الصدر. من أجل استهداف الجينات في نحل العسل الدماغ، كما تم إجراء حقن الدماغ من الرنا المزدوج الجديلة، الأمر الذي يؤثر بشكل فعال الهدف التعبير الجيني في مناطق الدماغ المحلية 11. هنا، ونحن الوثيقة الوحيدة حقن الرنا المزدوج الجديلة البطن وهو أكثر شيوعا في عسل النحل الكبار.
تم رني تستخدم في المقام الأول لاستهداف جين واحد وكان أداة قوية لتكشف عن وظيفة الجين. ومع ذلك، أي الجينات ليست معزولة عن الآخرين، بل هو في الشبكات التنظيمية المعقدة. مفتاح لفهم عملية بيولوجية هو لتشريح كيفية تفاعل الجينات مع بعضها البعض، الأمر الذي يتطلب التلاعب في وقت واحد من جينات متعددة بدلا من ضربة قاضية جين واحد. في خطوط خلايا الثدييات، نجح العلماء في تثبيط وقت واحد اثنين أو ثلاثة جينات باستخدام نظم التوصيل 12 أو متعدد الرنا الميكروي (ميرنا) تصاميم دبوس 13. ولكن في الحشرات، متعددة knockdowns الجين لا تزال غير مجربة. هنا، ونحن حاضرار استراتيجيات الحقن المختلفة التي يمكن تحقيق ضربة قاضية الجينات مزدوجة. نحن استهداف اثنين من الجينات: vitellogenin (VG) الذي يشفر بروتين تمهيدا صفار البيض، وultraspiracle (USP) الذي يشفر مستقبلات لهرمون المفترضة الأحداث (JH) ويمكن أن تكون بمثابة عامل النسخ الوساطة الردود على JH 14 في نحل العسل. VG وJH تنظيم بعضها البعض في حلقة التغذية المرتدة 15 ويشاركون في عسل النحل السلوكية المادة 9. باستخدام الجينات ضربة قاضية مزدوجة، ونحن التشويش على حد سواء VG والممرات JH، واكتشاف كيف أنها تؤثر على سلوك النحل العسل معا وعلم وظائف الأعضاء وكيفية VG، جامعة جنوب المحيط الهادئ وJH التفاعل 9.
تصور الذوقية يشكل مؤشرا السلوكية لنحل العسل السلوك الاجتماعي 16. من حيث التنمية السلوكية، والنحل عش مع التصور الذوقية العالية سلوكيا سريع ناضجة، وعادة العلف في وقت مبكر من الحياة، ويفضلون لجمع حبوب اللقاح 16،17. وعلى الرغم م التنظيميةechanisms الكامنة وراء الإدراك ذوقي لا تزال غير واضحة، وقد أظهرت الدراسات أن الإدراك ذوقي مرتبط الأيض الداخلية الطاقة 9، 18،19 إفراز الهرمونات والبيوجينية أمين مسارات 20. كلا VG وJH هي المنظمين الهرمونية المهم تحوير الإدراك ذوقي 7،21. في المختبر، والاختلاف في التصور الذوقية في نحل العسل يمكن تقييمها من خلال اختبار الاستجابة تمديد خرطوم (PER) إلى حلول السكروز مختلفة. يتم اختبار كل نحلة على حد سواء عن طريق لمس هوائيات لها مع قطرات من الماء يعقبه سلسلة تصاعدي تركيز 0.1، 0.3، 1، 3، 10، 30٪ سكروز. ويلاحظ استجابة إيجابية إذا نحلة تمتد بالكامل خرطوم لها عندما لمست قطرات من الماء أو السكروز إلى كل هوائي. استنادا إلى عدد من الردود الإيجابية إلى حلول، ومستوى الإدراك الذوقي كل فرد يمكن تحديد 16. ومع ذلك، فإن تطبيق PER لا يقتصر على قياس زتصور ustatory. وPER هو أيضا وسيلة فعالة لاختبار حالة الأيض من النحل مثل شبع مقابل الجوع. النحل مع أكبر الردود على السكروز هي جوعا في العام (وانغ وAmdam، بيانات غير منشورة). وعلاوة على ذلك، يمكن أيضا أن نموذج PER استخدامها في التعلم النقابي والذاكرة في نحل العسل. في هذه الحالة سوف يتم تدريب النحل على المنتسبين وجود الماء السكروز مع رائحة. عندما تعلم النحل الرابطة، فقط وجود رائحة يمكن أن تثير استجابة إيجابية خرطوم دون مكافأتهم مع السكروز 22،23. في هذا الفيديو، وتبين لنا كيفية تنفيذ PER لتقييم الإدراك الذوقية التي قد تم توصيله مع VG وجامعة جنوب المحيط الهادئ ضربة قاضية مزدوجة في دراسة سابقة 9.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الجزء 1: رني بوساطة ضربة قاضية مزدوجة الجين
1. الرنا المزدوج الجديلة التجميعي
2. الرنا المزدوج الجديلة حقن في البطن
لمضاعفة ضربة قاضية الجينات، وهناك نوعان من الاستراتيجيات: 1) حقنة واحدة: الرنا المزدوج الجديلة مزيج من اثنين من الجينات وinjeماسح الصور المقطعية المخلوط؛ 2) لمدة يومين الحقن: حقن الرنا المزدوج الجديلة أول استهداف جين واحد في اليوم الأول، وحقن الرنا المزدوج الجديلة الثانية في نفس النحل في اليوم الثاني.
ملاحظة: يمكن الكشف عن آثار ضربة قاضية من قبل كمي RT-PCR (QRT-PCR) والغربية النشاف. بشكل عام، فعالية ضربة قاضية يختلف ويعتمد على عوامل كثيرة. في دراستنا، يمكن الكشف عن الجينات ضربة قاضية مزدوجة بعد 7 أيام الحقن والحقن واحدة لمدة يومين.
الجزء 2: ململة التمديد استجابة (PER) مقايسة
1. جمع النحل من الخلية
في يوم 6 بعد الحقن، وجمع النحل المعالجة من مستعمرة دون استخدام المدخن. جمع النحل في شبكة معدنية أقفاص الاسطوانة. 3 الحفاظ على النحل في كل قفص.
2. النحل المتزايدة للPER
هدئ النحل في 4 درجات مئوية حتى يتم يجمد بالكامل. تحميل كل نحلة عموديا في أنبوب من البلاستيك المصممة خصيصا لPER. الحفاظ على البطن داخل أنبوب من قبل النقيبز قطعتين صغيرة من الشريط، والحفاظ على رأس تخرج من الأنبوب. وضع أنابيب على رف مع صفين من الأعمدة بلاستيكية صغيرة، وتعيين كل أنبوب (النحل) مع رقم معرف. ثم وضع النحل يعامل على الرفوف في حاضنة (34 درجة مئوية، والرطوبة 80٪) والاحتفاظ بها في الحاضنة لمدة 2 ساعة.
3. إعداد سلسلة من الحلول المياه السكروز
إعداد 0٪، 0.1٪، 0.3٪، 1٪، 3٪، 10٪ و 30٪ سكروز حلول المياه وتحميل حلول في المحاقن مع الإبر 15-20 G.
4. PER الفحص
لمس الهوائي النحل مع قطرات من محلول 0٪ (الماء)، يليه بنسبة 0.1٪، 0.3٪، 1٪، 3٪، 10٪ و 30٪ الحلول المياه السكروز. اختبار جميع النحل مع الماء أولا والسماح دقيقتين على الأقل كما الفاصل الزمني بين كل حل يتم استخدامه. لذلك، لدينا عادة لا يقل عن 20 النحل لكل محاكمة. إذا كان النحل تمتد بالكامل خرطوم لها، ويحسب ردا ايجابيا.
5.إدارة البيانات
نلخص مجموع الردود الإيجابية لكل فرد لدرجة استجابة الذوقية (GRS). إجراء التحليل الإحصائي المناسب على البيانات.
جزء 3. الجينات التحقق من صحة ضربة قاضية
يتم تشريح جثث الدهون من مجموعة أخرى من النحل لمدة 7 أيام تعامل القديمة. يتم استخدام الإجراء TRizol القياسية لاستخراج الحمض النووي الريبي، والتي تبعتها الدناز I علاج 24. يتم تحليل VG وجامعة جنوب المحيط الهادئ التعبير الجيني من قبل خطوتين QRT-PCR. أكتين يتم استخدام الجينات مرجع لأنه لديه تعبيرات مستقرة في الأنسجة المختلفة من نحل العسل. وتستخدم نشرت الاشعال PCR في الوقت الحقيقي لVG وجامعة جنوب المحيط الهادئ الجين في هذه التجربة 24. ويتم تحليل البيانات باستخدام دلتا دلتا CT طريقة 25.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
كل يومين حقن استراتيجيات للحقنة واحدة وخفضت بشكل كبير VG (في اتجاه واحد أنوفا، ف <0.001) (الشكل 2A)، وجامعة جنوب المحيط الهادئ (في اتجاه واحد أنوفا، ف <0.001) (الشكل 2B) مستويات النص في نحل العسل بعد ستة أيام من الرنا المزدوج الجديلة تم حقن. كان قمع USP نص باستخدام حقنة واحدة مع خليط الرنا المزدوج الجديلة والحقن لمدة يومين مع VG الأولى والثانية جامعة جنوب المحيط الهادئ (VG / USP) أق...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
دراستنا هي أول جهد لضرب أسفل في وقت واحد في اثنين من الجينات الحشرات الكبار. نتائجنا تظهر أن استراتيجيات اثنين من الرنا المزدوج الجديلة حقن (حقنة واحدة والحقن لمدة يومين) فعالة لقمع الجينات مزدوجة، وإسكات الجينات في وقت واحد من VG وجامعة جنوب المحيط الهادئ يمكن اختبارها بعد 6 أيام من الحقن الرنا المزدوج الجديلة إلى النحل 8،9. ومع ذلك، تختلف الجينات فعالية ضربة قاضية في أنواع الحشرات المختلفة تبعا لمستوى نسخة من الجين المستهدف، ومعدلات دوران البروتين والرنا المز...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدينا ما نكشف عنه.
فإن الكتاب أود أن أشكر ايرين Fennern لمساعدة التجربة. وقد تم تمويل هذا العمل من قبل مجلس البحوث في النرويج (180504، 185306 و191699)، PEW ترست الخيرية، والمعهد الوطني للشيخوخة (NIA P01 AG22500).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| حبات GE Healthcare PCR في 96 لوحة بئر | GE Healthcare | 27-9557-01 | |
| QIAquick PCR طقم تنقية | Qiagen | 28104 | |
| RiboMax T7 نظام إنتاج الحمض النووي الريبي | Promega | P1300 | |
| Trizol LS | Invitrogen | 10296028 | |
| الكلوروفورم: كحول Isoamyl 24: 1 | Sigma-Aldrich | C0549 | |
| كحول الأيزوبروبيل | سيجما ألدريتش | I9516 | |
| حقنة صغيرة هاميلتون | هاميلتون | 80301 | |
| 30 جرام BD إبر يمكن التخلص منها | BD Biosciences | 305106 | |
| السكروز | سيجما ألدريتش | 84097 | |
| 1 مل حقنة | BD Biosciences | 30960 | |
| مجهر تشريح ستيريو | Leica Microsystems | S6D | |
| أدوات العلوم الدقيقة | 26000-25 | ||
| لوحة |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن