يحدد هذا البروتوكول طرق إجراء فحص محور الجاذبية على نطاق واسع باستخدام يرقات Caenorhabditis dauer. يسمح هذا البروتوكول بالكشف بشكل أفضل عن سلوك محور الجاذبية مقارنة بالفحص القائم على اللوحة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يحدد هذا البروتوكول طرق إجراء فحص محور الجاذبية على نطاق واسع باستخدام يرقات Caenorhabditis dauer. يسمح هذا البروتوكول بالكشف بشكل أفضل عن سلوك محور الجاذبية مقارنة بالفحص القائم على اللوحة.
الإحساس بالجاذبية هو عملية مهمة وغير مدروسة نسبيا. استشعار الجاذبية يمكن الحيوانات من التنقل في محيطها ويسهل الحركة. بالإضافة إلى ذلك ، يرتبط الإحساس بالجاذبية ، الذي يحدث في الأذن الداخلية للثدييات ، ارتباطا وثيقا بالسمع - وبالتالي ، فإن فهم هذه العملية له آثار على الأبحاث السمعية والدهليزية. توجد اختبارات Gravitaxis لبعض الكائنات الحية النموذجية ، بما في ذلك ذبابة الفاكهة. تم فحص الديدان المفردة سابقا لتفضيل اتجاهها أثناء استقرارها في المحلول. ومع ذلك ، لم يتم وصف فحص موثوق وقوي لمحور الجاذبية Caenorhabditis . يحدد هذا البروتوكول إجراء لإجراء مقايسات محور الجاذبية التي يمكن استخدامها لاختبار المئات من كاورات Caenorhabditis في وقت واحد. يسمح هذا الفحص الواسع النطاق لمسافات طويلة بجمع بيانات مفصلة ، والكشف عن الأنماط الظاهرية التي قد يتم تفويتها في الفحص القياسي القائم على اللوحة. تتم مقارنة حركة داور على طول المحور الرأسي مع عناصر التحكم الأفقية لضمان أن التحيز الاتجاهي يرجع إلى الجاذبية. يمكن بعد ذلك مقارنة تفضيل الجاذبية بين السلالات أو الظروف التجريبية. يمكن لهذه الطريقة تحديد المتطلبات الجزيئية والخلوية والبيئية لمحور الجاذبية في الديدان.
يعد استشعار جاذبية الأرض أمرا بالغ الأهمية لتوجيه العديد من الكائنات الحية وحركتها وتنسيقها وتوازنها. ومع ذلك ، فإن الآليات الجزيئية والدوائر العصبية للإحساس بالجاذبية غير مفهومة بشكل جيد مقارنة بالحواس الأخرى. في الحيوانات ، يتفاعل الإحساس بالجاذبية مع المحفزات الأخرى ويمكن التغلب عليها للتأثير على السلوك. يمكن دمج الإشارات البصرية وردود الفعل الحسية والمعلومات الدهليزية لتوليد شعور بالوعي بالجسم بالنسبة إلى محيط الحيوان 1,2. على العكس من ذلك ، يمكن تغيير تفضيل الجاذبية في وجود محفزات أخرى 3,4,5. لذلك ، يعد السلوك الثقالي مثاليا لدراسة الإحساس بالجاذبية وفهم التكامل الحسي المعقد للجهاز العصبي واتخاذ القرارات.
C. elegans هو كائن حي نموذجي مفيد بشكل خاص لدراسة محور الجاذبية بسبب دورة حياته متعددة الفينات. عند التعرض للضغوطات أثناء التطور ، بما في ذلك الحرارة أو الاكتظاظ أو نقص الطعام ، تتطور يرقات C. elegans إلى dauers ، وهي مقاومة للإجهاد للغاية6. تؤدي الديدان سلوكيات مميزة ، مثل النيكتيشن ، حيث "تقف" الديدان على ذيولها وتلوح برؤوسها ، والتي قد تسهل الانتشار إلى موائل أفضل7. تشير فحوصات Gravitaxis ل C. elegans و C. japonica إلى أن يرقات dauer تجاذب بشكل سلبي ، وأن هذا السلوك يتم ملاحظته بسهولة أكبر في dauers منه في البالغين 8,9. قد يكشف اختبار محور الجاذبية في سلالات التهاب Caenorhabditis الأخرى عن تباين طبيعي في السلوك الثقالي.
تم تمييز آليات الإحساس بالجاذبية في Euglena و Drosophila و Ciona وأنواع أخرى مختلفة باستخدام مقايسات الجاذبية3،10،11. وفي الوقت نفسه ، قدمت دراسات محور الجاذبية في Caenorhabditis في البداية نتائج مختلطة. وجدت دراسة للتفضيل التوجيهي C. elegans أن الديدان تتجه مع رؤوسها لأسفل في المحلول ، مما يشير إلى تفضيل إيجابي للجاذبية12. وفي الوقت نفسه ، على الرغم من أن C. japonica dauers تم تحديده في وقت مبكر على أنه سلبيالجاذبية 8 ، إلا أن هذا السلوك لم يتم وصفه إلا مؤخرا في C. elegans9. تنشأ العديد من التحديات في تطوير اختبار محور الجاذبية التمثيلي في الديدان. يتم الحفاظ على سلالات Caenorhabditis على لوحات أجار. لهذا السبب ، تستخدم الفحوصات السلوكية عادة لوحات أجار كجزء من تصميمها التجريبي13،14،15. تم إجراء أول فحص لمحور الجاذبية المبلغ عنه في Caenorhabditis عن طريق وضع لوحة على جانبها بزاوية 90 درجة إلى لوحة التحكم الأفقية8. ومع ذلك ، فإن سلوك محور الجاذبية ليس دائما قويا في ظل هذه الظروف. في حين يمكن فحص الديدان البالغة للتفضيل التوجيهي في الحل12 ، قد يكون هذا التفضيل الاتجاهي معتمدا أيضا على السياق ، مما يؤدي إلى سلوكيات مختلفة إذا كانت الديدان تزحف بدلا من السباحة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن C. elegans حساسة للمحفزات الأخرى ، بما في ذلك الضوء والمجالات الكهرومغناطيسية 16,17 ، والتي تتداخل مع استجاباتها للجاذبية9. لذلك ، فإن فحص محور الجاذبية المحدث الذي يحمي من المتغيرات البيئية الأخرى مهم لتشريح آليات هذه العملية الحسية.
في هذا البروتوكول ، يتم وصف فحص لمراقبة Caenorhabditis gravitaxis. يعتمد الإعداد لهذه الدراسة جزئيا على طريقة تم تطويرها لدراسة السلامة العصبية العضلية18,19. يتم استزراع يرقات داور وعزلها باستخدام الإجراءات القياسية20. ثم يتم حقنها في غرف مصنوعة من ماصتين مصليتين سعة 5 مل مملوءتين بالأجار. يمكن توجيه هذه الغرف عموديا أو أفقيا ووضعها داخل قفص فاراداي مظلم لمدة 12-24 ساعة للحماية من الضوء والمجالات الكهرومغناطيسية. يتم تسجيل موقع كل دودة في الغرف ومقارنتها بسيارات الأجرة الرأسية لسلالة مرجعية مثل C. elegans N2.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
السلالات المستخدمة في هذه الدراسة هي C. elegans (N2) و C. briggsae (AF16) (انظر جدول المواد). تم استخدام مجموعة مختلطة من الجنسين من dauers لكل فحص.
1. إعداد الغرفة
2. ملء الغرف مع أجار
3. عزل يرقات داور
4. إضافة dauers إلى الغرفة
5. تشغيل وتسجيل الفحص
ملاحظة: يمكن اختبار Gravitaxis في ظل ظروف مختلفة قد تؤثر على السلوك9.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
مقارنة محور الجاذبية عبر الأنواع
باتباع الإجراء الموضح أعلاه ، يمكن مقارنة محور الجاذبية C. briggsae dauer مع محور الجاذبية C. elegans والضوابط الأفقية. يميل التوزيع الرأسي (المارون) ل C. briggsae dauers نحو قمم الغرف ، مع وصول نسبة كبيرة من الديدان إلى +7 (الشكل 2A). على النقيض من الضوابط الأفقية (أكوا) ، حيث يتم توزيع الداورز في منحنى على شكل جرس تقريبا حول مركز الغرف ، يشير هذا الاتجاه إلى سلوك الجاذبية السلبي. يمكن مقارنة هذه البيانات مع محو...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
مقارنة مع الطرق السابقة
على عكس التاكسي الكيميائي ، لا يمكن ملاحظة محور الجاذبية في Caenorhabditis بشكل موثوق باستخدام تصميم تجريبي تقليدي للوحة أجار. يبلغ قطر طبق بتري القياسي 150 مم ، مما يؤدي إلى توفر 75 مم فقط في أي من الاتجاهين ل dauers لإظهار تفضيل محور الجاذبية. على الرغم من أنه يمكن فحص التفضيل التوجيهي ل C. elegans في الحل12 ، إلا أن هذه الطريقة منخفضة الإنتاجية حيث يجب تحليل الديدان واحدة تلو الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، قد تختلف تفضيلات وسلوكيات الجاذ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويعلن صاحبا البلاغ عدم وجود مصالح متنافسة.
تم دعم هذا البحث من خلال منح بحثية من المعاهد الوطنية للصحة إلى JHR (#R01 5R01HD081266 و #R01GM141493). تم توفير بعض السلالات من قبل CGC ، الذي يموله مكتب المعاهد الوطنية للصحة لبرامج البنية التحتية البحثية (P40 OD010440). نود أن نعرب عن تقديرنا لبراديب جوشي (UCSB) على مدخلاته التحريرية. استشارة إحصائية مقدمة من مختبر بيانات UCSB.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| دوديسيل الصوديوم 1٪ | من المخزون 10٪ (وزن / حجم) SDS في ماء DI | ||
| 15 مل أنابيب الطرد المركزي | Falcon | 14-959-53A | |
| 3 مم مفتاح | استخدام أدوات معدنية أخرى ذات حجم | ||
| مماثل 4٪ أجار في وسط النمو الطبيعي (NGM) - 1 لتر | قبل التعقيم: 3 جم كلوريد الصوديوم ، 40 جم أجار ، 2.5 جم بيبتون ، 2 جم سكر العنب ، 10 مل يوراسيل (2 مجم / مل) ، 500 مو ؛ ل الكوليسترول (10 مجم / مل) ، 1 مل CaCl2 ، 962 مل ماء DI ؛ بعد التعقيم: 24.5 مل عازلة الفوسفات ، 1 مل 1 مجم SO4 (1 م) ، 1 مل ستربتومايسين (200 مجم / مل) | ||
| 5 مل ماصات مصلية | فيشربراند | S68228C | البوليسترين ، وليس زجاج البورسليكات |
| 60٪ محلول | 60٪ سكروز (وزن / حجم) في ماء DI ؛ التعقيم بالترشيح (0.45 & mu; مرشح م). يحفظ عند 4 درجات ؛ C | ||
| AF16 C. briggsae< / em> أو سلالة | متوفرة من CGC (مركز علم الوراثة Caenorhabdit) | ||
| موقد | |||
| ملتصق التفاف | فيشربراند | 22-305654 | |
| أجهزة | |||
| السريرية شفرات الحلاقة التي يمكن التخلص منها | Fisherbrand | 12-640 | |
| قفص | باستخدام الورق المقوى ورقائق الألومنيوم ؛ 30 "طول × 6" عرض × 26 بوصة ارتفاع أو أكبر | ||
| علامات الحبر | Sharpie أو علامة تجارية أخرى لوضع العلامات على شريط | ||
| الملصقات | Carolina | 215620 | |
| M9 Buffer | 22 mM KH2< / sub>PO4< / sub> ، 42 ملي مولار Na2< / sub>HPO4< / sub> ، 86 ملي مولار NaCl | ||
| N2 C. ايليجانس< / إم> سلالة | متوفرة من CGC (مركز علم الوراثة Caenorhabdit)لوحات | ||
| NGM مع OP50 | 1.7٪ (وزن / حجم) أجار في NGM (انظر الوصف: 4٪ أجار في NGM). البذور مع OP50 | ||
| فيلم البارافين | Bemis | 13-374-10 | |
| لوح | |||
| كماشة | |||
| خلاط عمودي دوار | BTLab SYSTEMS | BT913 | مع شريط أنبوب 22 × 15 مل |
| ماصة مصلية | كورنينج | 357469 | |
| مجهر ستيريو | Laxco | S2103LS100 | |
| عداد الحساب | ULINE | H-7350 | |
| وسائط لوحة NGM / أجار سميكة - 1 لتر | انظر 4٪ أجار في وصفة NGM ؛ استبدل 40 جم أجار ب 20 جم | ||
| ملاقط |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.