$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
العين المركبة للذبابة هي نظام نموذج بيولوجي مهم لتوضيح الآليات البيولوجية الأساسية. تتضمن بعض الآليات التي تمت دراستها باستخدام هذا النظام ما يلي: رؤية العين المركبة مع مجال رؤية بانورامي تقريبا1 ؛ الفيزياء الحيوية ، وتجميع البروتين ، والتكوين الحيوي لمستقبلات بروتين G الحساسة للضوء2،3،4 ؛ نظام نقل إشارة بوساطة فوسفوليباز Cβ 5,6 ؛ تنشيط قناة TRP وتعديلها في الأنسجة الأصلية 5,6; تجميع ووظيفة مجمع الإشارات متعدد البروتينات 7,8 ؛ التركيب الجزيئي, الكيمياء الحيوية, ووظيفة إعادة تدوير الإينوزيتول-فوسفوليبيد 9,10; والانتقال الخلوي تحت الخلوي بوساطة الإشارة لبروتينات الإشارات11،12. تمت دراسة البنية التشريحية الفريدة والبصريات للعين المركبة على نطاق واسع ، مما يكشف عن آليات النمو الأساسية والقدرات البصرية.
تضم مجموعة الأساليب هذه عمل كبار العلماء الذين طوروا وصقلوا طرقا لدراسة بعض الآليات المذكورة أعلاه في عين الذبابة المركبة. Muñoz et al. يصف طريقة للتحليل الكمي للترتيب البصري لعين الذبابة التي توفر تصويرا دقيقا للعين المركبة وتنظيمها المكاني13. هذه الطريقة ضرورية لدراسة المعالجة العصبية للمعلومات المرئية بالتفصيل. الأهم من ذلك ، كانت هناك العديد من المحاولات لإنتاج عيون اصطناعية مستوحاة من الحيوية ، وقد اعتمدت هذه على الدراسات الكمية للعيون المركبة الموجودة. Wagner et al. يستخدمون التلميذ الكاذب العميق ، وهي ظاهرة بصرية فريدة من نوعها للعين المركبة ، والفحص المجهري عالي التضخيم مع التحييد البصري للقرنية لتوطين البروتينات الموسومة eGFP داخل ذبابة الفاكهة الخلايا المستقبلة للضوء14. تسمح هذه الطريقة بالكشف عن العيوب الهيكلية في الربيدوميرات بسبب تنكس المستقبلات الضوئية والتوطين الخلوي وتهريب بروتينات الإشارات المهمة. جوتوروف وآخرون يستخدم القياسات الفيزيولوجية الكهربية من العين بأكملها أو من خلايا مستقبلات ضوئية مفردة لقياس مستوى حالات الصبغة الضوئية في الجسم الحي وتعديلاتها بواسطة طفرات محددة في بروتينات الإشارات15. تستغل هذه الطريقة إزاحة الشحنة داخل حالة الصبغة البصرية (R) الناتجة عن امتصاص الفوتونات ، مما يؤدي إلى تكوين حالة صبغة ثانية مستقرة في الظلام (M). تستخدم طريقة إضافية إزالة الاستقطاب لفترات طويلة بعد انقطاع الضوء (PDA) والتي تستغل الخصائص ثنائية الثبات الداكنة للصبغة البصرية والاختلافات في أطياف الامتصاص لحالات الذبابة R و M. نظرا لأن المساعد الرقمي الشخصي يعتمد على تحويل كمية كبيرة من الصبغة الضوئية ، فقد يؤدي حتى أدنى عيب في التكوين الحيوي للصبغة الضوئية إلى القناة الرقمية غير الطبيعية التي يمكن اكتشافها بسهولة. في الواقع ، أدت ذبابة الفاكهة الطفرات التي تظهر المساعد الرقمي الشخصي غير الطبيعي إلى اكتشاف بروتينات إشارات جديدة. ومن الأمثلة البارزة على ذلك اكتشاف مركب البروتين الجديد المكون من تعطيل بروتين السقالة ولكن لا يوجد جهد لاحق D (INAD) ، وبروتين كيناز C الخاص بالعين (eyePKC) ، والفوسفوليباز Cβ (PLCβ) ، وقناة إمكانات المستقبلات العابرة (TRP). لأول مرة ، ليو وآخرون يقدمون تقنية لتنقية ذبابة الفاكهة قناة TRP16. تستخدم طريقة تنقية التقارب المعدلة هذه استراتيجية منافسة تستند إلى آلية التجميع لمجمع إشارات INAD. تتيح هذه الإستراتيجية تنقية قناة TRP الداخلية. وفقا لهذه الطريقة ، أولا يتم تمييز جزء PLCβ المرتبط بخرز النيكل بالهيستيدين ويستخدم لسحب مركب بروتين INAD الداخلي الذي تم الحصول عليه من ذبابة الفاكهة متجانسات الرأس. بعد ذلك ، تتم إضافة شظايا TRP التي تم تمييزها باستخدام الجلوتاثيون S-transferase المنقى بشكل مفرط (GST) إلى حبات النيكل للتنافس مع قناة TRP الداخلية المرتبطة ب INAD. أخيرا ، يتم استخدام كروماتوغرافيا استبعاد الحجم لفصل شظايا قناة TRP الموسومة في المادة الطافية عن قناة TRP الذاتية. باندا وآخرون أبلغوا عن تقنية حساسة لتحديد وقياس عدة فئات من الدهون في ذبابة الفاكهة الخلايا المستقبلة للضوء باستخدام قياس الطيف الكتلي17. يعد تنشيط PLCβ أمرا بالغ الأهمية للنقل الضوئي ، حيث يؤدي ذلك إلى التحلل المائي للفوسفاتيديلينوسيتول 4،5 ثنائي الفوسفات (PI (4،5) P2) في الغشاء السطحي. يؤدي رد الفعل هذا في النهاية إلى تنشيط قناة TRP. بالإضافة إلى ذلك ، ينتج عن نشاط PLCβ توليد العديد من أنواع الدهون. لقد تم اقتراح أن العديد من هذه الأنواع الدهنية قد تشارك في تنشيط TRP وتلعب أدوارا رئيسية في التنظيم الوظيفي للمستقبلات الضوئية لتحسين التنبيغ الحسي. في الدراسة التي أجراها Panda et al.17 ، تم تقييم هذه النتائج عن طريق عزل ذبابة الفاكهة الطفرات التي تحتوي على إنزيمات معيبة تتحكم في مستويات دهون معينة.
العين المركبة للذبابة هي نظام تجريبي مفيد لتوضيح الآليات الأساسية في علم الأحياء. يمكن استخدام المنهجية الجينية القوية التي تم تطويرها في ذبابة الفاكهة لتحليل واكتشاف بروتينات الإشارات المشاركة في النقل الضوئي للذبابة. تحدد مجموعة الطرق هذه بالتفصيل التقنيات الرئيسية للتحقيق في الآليات الأساسية لرؤية الذباب ، بما في ذلك التحليل التشريحي والبصري للعين المركبة والمكونات الجزيئية والتفاعلات الكيميائية الحيوية لخلايا المستقبلات الضوئية. تتضمن مقالات الفيديو أيضا نصائح مهمة حول الصعوبات المتأصلة في هذه المنهجيات. يجب أن يكون جمع الأساليب هذا مفيدا أيضا للعلماء خارج هذا المجال من البحث حيث يمكن تكييف هذه التقنيات مع المستحضرات البيولوجية الأخرى.