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Neuroscience

전 비보 내 분 비 신호 초파리 에 두뇌 응답을 시각화 칼슘 이미징

Published: June 2, 2018 doi: 10.3791/57701

Summary

이 종이 초파리 뇌의 칼슘 이미징 비보 전 프로토콜을 설명합니다. 이 방법에서는, 천연 또는 합성 화합물은 뇌의 특정 신경 세포를 활성화 하는 능력을 테스트 하는 버퍼에 적용할 수 있습니다.

Abstract

내 분 비 신호에 의해 기관 대 기관 통신 예를 들어 뇌에 주변에서은 항상성 유지 하기 위한 필수. 내 분 비 연구 모델 동물로, 초파리 melanogaster, 어떤은 정교한 유전자 도구 및 게놈 정보, 점점 사용 되고있다. 이 문서에는 초파리 뇌 explants의 칼슘 이미징 하는 방법을 설명합니다. 이 메서드는 직접 뇌에 호르몬의 신호 감지 수 있습니다. 그것은 잘 알려진 많은 펩 티 드 호르몬 G 단백질 결합 된 수용 체 (GPCRs), 누구의 활성화 세포내 캘리포니아2 +농도 있는 증가 일으키는 통해 행동. 신경 활성화는 또한 세포내 캘리포니아2 + 레벨을, 캘리포니아2 + 유입 및 캘리포니아2 + 바인딩과 그물 (ER)에 저장 된 자료를 올린다. 칼슘 센서, GCaMP, 이러한 Ca2 + 변화를 모니터링할 수 있습니다. 이 방법에서는, GCaMP의, 신경에 표현 하 고 GCaMP을 표현 하는 애벌레 뇌를 해 부하 고 교양 비보 전. 테스트 펩 티 드 다음 뇌 explant에 적용 되 고 형광 변화 GCaMP에 장착 된 CCD 카메라 회전 디스크 confocal 현미경을 사용 하 여 검색. 이 메서드를 사용 하 여 모든 수용 성 분자는 시험 될 수 있다, 그리고 신경 활성화와 관련 된 다양 한 셀룰러 이벤트 적절 한 형광 표시기를 사용 하 여 이미지 수 있습니다. 또한, 이미징 챔버를 수정 하 여 이미지 다른 초파리 장기 나 다른 동물의 장기를이 메서드를 사용할 수 있습니다.

Introduction

기관 대 기관 통신 환경 변화에 대처 하기 위해 항상성 유지 하기 위한 진화론 보존된 전략 이다. 인간, 순환으로 내 분 비 동맥에서 호르몬 arereleased의 다양 한. 이러한 호르몬의 많은 신진 대사 과정 및1,2먹이 등 기본적인 동작을 조절 하는 두뇌의 시상 하 부 대상. 많은 호르몬 포유류 모델을 사용 하 여 발견 되었습니다. 그러나, 그들의 행동, 특히 있는 그들이 참여, interorgan 네트워크의 메커니즘 크게 불분명 남아 있습니다.

초파리 melanogaster 기관 대 기관 통신 공부에 대 한 유용한 모델로 떠오르고 있다. 곤충, 많은 생리 적인 과정은 호르몬에 의해 제어 됩니다. 초기 연구 성장과 변형에 초점을 맞추고 큰 곤충을 사용. 이 연구에서 제거 또는 특정 장기의 이식 예측 간 장기 신호 분자;의 존재 나중에, 젊은 호르몬 (JH), Prothoracicotropic 호르몬 (PTTH), 및 Ecdysone 화학적 정화3,,45했다. 세포 신호 펩 티 드의 큰 가족 곤충 라이프 사이클6,7동안 다양 한 생리 적 행사에 참여 하 생각 된다. 이러한 펩 티이 드의 대부분 비록 특정 GPCRs 처음 전통적인 방법을 사용 하 여 식별 하기 어려운 G 단백질 결합 된 수용 체 (GPCRs)에서 작동 합니다. 초파리 전체 게놈 순서8 의 간행물이 이었다 초파리 생리 활성 펩 티 드는 다른 곤충에서 발견 된에 그들의 상 동에 따라 식별을 사용 하는 획기적인. 또한, 여러 가지 펩 티 드에 대 한 수용 체는 GPCRs GPCR 리간드 바인딩 분석 셀-문화-기반을 사용 하 여 게놈에 예측에서 확인 되었다. 다음, 식 분석 예측 기관 대 기관 경로 이러한 펩 티 드와 수용 체에 의해 elicited. 특히, 상 상속 펩 티 드 수용 체의 많은 두뇌, 두뇌 펩 티 드 호르몬9의 주요 목표는 제안 표현 됩니다. 또한, 초파리 에서 유전자 고급 도구 펩 티 드 GPCR 조합의 생리 적 역할의 id에 공헌 했다. 예를 들어, GAL4 및 LexA 기반 이진 transcriptional 시스템 활성화 유전자 최저 또는 overexpression 공간 및 일시적으로 제어 방식. GAL4, 효 모에서 확인 된 녹음 방송 요인 특정 cis 규제 시퀀스 라는 상류 활성화 순서 (UAS)에 바인딩합니다. GAL4/UAS 시스템에서 드라이버 라인 제공 조직 관련 또는 단계 특정 GAL4 표현과 응답자 선 관심 또는 드라이브 shRNA 식 구조 유전자의 상류 UAS 운반. LexA/LexAop 시스템 비슷한 메커니즘을 기반으로 합니다. 조직의 특정 펩 티 드-최저와 조직 특정 GPCR 최저 동물의 phenotypic 분석 펩 티 드 GPCR 신호 모드와 행동의 사이트에 대 한 정보를 알아낼 수 있습니다. 그러나, 유전자 데이터에 의해서만 도달 될 수 있는 결론 제한 됩니다. 다른 한편으로, 특정 펩 티 드 호르몬의 상 상속 대상 조직 또는 세포 유형으로 좁혀입니다, 일단 비보 전 칼슘 기관 explants 이미징 펩 티 드 GPCR 신호에 의해 중재 기관 대 기관 통신 명료 하 사용할 수 있습니다. Gq 결합 GPCR의 활성화, 세포내 캘리포니아2 + 농도10응급실 캘리포니아2 + 의 출시로 인해 증가 된다. 뇌, 신경 활성화는 또한 세포내 캘리포니아2 + 레벨을 올린다. 이러한 Ca2 + 증가 칼슘 센서, GCaMP, 캘리포니아2 + 형광 방출11결과의 구조적 변화를 겪 습에 의해 감지할 수 있습니다.

이 문서에서는, 초파리 뇌를 사용 하 여 이미징 방법 explants 칼슘 설명 되어 있습니다. 특정 뉴런을 활성화 하는 펩 티 드의 능력을 테스트 하기 위해 테스트 펩 티 드 GCaMP 표현 뇌 explant에 적용 되 고 형광 변화 confocal 현미경 검사 법에 의해 모니터링 됩니다. GPCR의 참여는 GPCR 부족 돌연변이 두뇌를 사용 하 여 동일한 분석 결과 수행 하 여 다음 확인 된다. 이미징 및 유전학의이 조합은 펩 티 드에 의해 기관 대 기관 통신에 대 한 정확한 정보를 제공 합니다-GPCRs. 가능 수정 및이 프로토콜의 응용 프로그램 또한 토론 된다.

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Protocol

1입니다. 애벌레 뇌 Explants의 준비

  1. 이미징 챔버를 확인 합니다.
    참고: 안정적인 녹음 두뇌 explants 곁 수 있어야 합니다. 여기, 낮은-비용, 손으로 만든 이미징 챔버는 Ca2 + 이미징 시스템에 사용 됩니다.
    1. 집게를 사용 하 여 쉽게 장착 (1.3, 그림 1단계)를 만드는 애벌레 두뇌의 복 부 신경 절에 대 한 덴트를 만드는 플라스틱 문화 접시 (35 m m x 10 m m)의 하단 중앙 스크래치.
    2. 이쑤시개와 덴트의 양쪽에 superglue의 작은 방울을 놓고 접착제를 텅스텐 막대 (0.125 m m, 6 ~ 7 m m 길이)를 연결 합니다.
    3. 퍼 티 같이 재사용할 수 있는 접착제의 작은 조각을 사용 하 여, 확인 (10 m m 직경에서 및 높이 3 m m) 원형 벽 주변 덴트 (그림 1).
      참고: 벽 내부의 공간 나중으로 채워질 것 이다 인산 염 버퍼 식 염 수 (PBS, 0.14 M NaCl, KCl, 0.0027 M 0.01 M 포43-, 25 ℃에서 pH 7.4 ± 0.05).
  2. 동물 준비
    참고: 칼슘 이미징, 칼슘 표시기, GCaMP6s, 표현 된다 세포 유형의 관심, 일반적으로 조직의 특정 GAL4 UAS-GCaMP6s의 조합을 사용 하 여 이루어집니다. 신호 후보 수용 체를 통해 중재 된다 되도록 GCaMP6s 수용 체에 결함이 있는 돌연변이 또한 표현 된다.
    1. 다른 genotypes 야생 타입 등 돌연변이 대 한 실험 비교 필요한 경우 GCaMP6 식 수준 변화와 발달 단계에 따른 생리 적 차이 피하기 위해 일치 시험 애벌레 나이.
    2. 포함 하는 음식의 표면에 계란-누워 있도록 8 h에 대 한 표준 비행 거리 음식 문화 유리병에 부모의 파리 (30 파리 각 섹스에 대 한)을 유지. 25 ° C와 60-70% 상대 습도에서 12 h 빛 어두운 주기에서 질량에는 문화 애벌레
  3. 애벌레는 두뇌의 해 부
    1. (AEL) 누워 계란 후 90-120 h, 애벌레를 수집 하 고 그들에 게 부착 식품 이물질 제거를 증류수와 적어도 3 번을 씻어.
    2. 장소는 1.5 인치 사각 시계 유리에 유 충은 얼음 차가운 PBS 가득합니다.
      참고: 다음 두 단계 해 현미경이 시계 유리에 수행 됩니다.
    3. 집게를 사용 하 여 부드럽게 유 충의 중간 부분을 잡아. 다른 집게를 사용 하 여 입 후크를 유 충을 포함 하는 시체의 나머지 부분에서 뇌의 앞쪽 부분을 부드럽게 입 고리를 당겨.
      참고: 또는, 수술가 위 사용할 수 있습니다.
    4. 겸 자에 의해 앞쪽 끝을 누른 유 충을 안으로 밖으로 설정 합니다. 외부 조직 imaginal 디스크, 지방 기관, 링 선 등 뇌에 연결을 제거 합니다. 부드럽게는 mouthparts에서 뇌를 분리 합니다.
    5. PBS의 200 µ L 이미징 챔버에 퍼 티 같은 재사용 접착제의 링의 안쪽에 적용 됩니다. 부드럽게 파스퇴르 피 펫에 PBS 가진 해 부 뇌를 빨 아 하 고 이미징 챔버로 전송.
  4. 두뇌 이미징 챔버로 설정
    1. 집게를 사용 하 여 복 부 신경에서 연장 하는 근육 섬유를 잡아. 텅스텐 와이어 아래 덴트에 두뇌를 부드럽게 삽입 합니다.
    2. 다른 집게를 사용 하 여, 풀 텅스텐 와이어를 약간 장소 두뇌 이미징 (그림 1)에 대 한 올바른 위치에.

2. Ca2 + 형광 이미지 수집

참고: PBS에 몰입 하는 뇌 explants는 몇 군데 물 침수 렌즈 X 20을 갖춘 형광 현미경을 사용 하 여 (없음 = 0.5). PBS는 뇌에서 세포를 활성화 하지 않습니다. Z 축 이미지, 필요한 경우 활성화 압 전 렌즈 발동기로 대물 렌즈 마운트입니다. 회전 디스크 confocal 머리는 시간 분해능을 향상 하는 데 사용 됩니다. 낮은 조명 촬영에 대 한 전 하 결합 소자 카메라 멀티 전자 현미경에 장착 됩니다. GCaMP6s 형광 이미징 (여기/방출: 488/509 nm) 여기 dichroic 빔 스플리터와 방출 필터 488 nm 레이저를 요구 한다 (., 528 ± 38 nm 대역 대역 통과 필터).

  1. 포함 하는 현미경 뇌 explant 이미징 챔버를 놓습니다.
  2. 그것은 PBS를 건드리면 때까지 대물 렌즈를 낮춥니다. 필드 밝은 조명 아래 뇌 놓고 초점으로 그것을. 형광 빛을 전환 하 고 GCaMP6s 라는 세포에 초점을 조정 합니다.
    참고:는 GCaMP6s의 기저 녹색 형광 표시 되어야 합니다.
  3. 250 ms에서 수집을 시작/냉각 모드 적절 한 수집 소프트웨어를 사용 하 여 512 × 512 픽셀의 해상도에서 프레임 (., µManager). 16 비트 이미지 (동적 범위 0-65535) CCD 카메라의 동적 범위에서 형광 값을 1000 (임의의 단위) 보다 낮게 하지 노출 시간을 조정 합니다.
    참고: 낮은 노출 시간에 GCaMP6s의 사진-표백을 최소화 하기 위해 사용 해야 합니다. 그것은 GCaMP6의 식 수준 및 탐지 시스템의 감도에 따라 노출 시간 각 실험에 최적화 되어야 합니다. 그것은 사용 하 여 우리의 실험에서 100 ms dilp2 > GCaMP6s. Z-섹션 주어진된 이미징 깊이 대 한 필요한 경우, 여러 z 섹션 이미지 노출 시간과 프레임 간격에 따라 취득 수 있습니다. 카메라 공간 해상도 충분 한 경우, 노출 시간을 줄이기 위해 범주화 크기 (하나의 디지털 픽셀으로 범주화 하는 칩에 레지스터의 수)를 증가 한다.
  4. 이미지 매개 변수를 확인 하는 펩 티 드 관리 기준 신호 강도 (F0)를 검색 하기 전에 1 분 동안 이미지 걸릴.
  5. 적용 테스트 펩 티 드. 이 위해, PBS에서 펩 티 드 솔루션의 100 µ L를 녹이 고 직접 최적 농도를 애벌레 욕조에 플라스틱.
    참고: 펩 티 드 솔루션 천천히 주입 되어야 한다 (예를 들어, 흐름 속도 20 µ L/s)는 피 펫을 사용 하 여 목욕 솔루션으로. 없는 합성 펩 티 드 PBS에 녹아 부정적인 컨트롤로 사용 됩니다.
  6. 몇 분 동안 GCaMP6s 방출을 기록 합니다.

3. 데이터 분석

참고: 영상 데이터는 오프 라인으로 ImageJ로 분석 된다. 시간 경과 화상 진 찰 동안 pipetting 이동 애벌레 뇌를 발생 합니다. 따라서, 직렬 이미지의 위치 착오 분석 하기 전에 수정 해야 합니다. 수정 된 ImageJ 플러그인, TurboReg를 사용 하 여 다음과 같이 수행할 수 있습니다.

  1. 분석 소프트웨어를 열고 (펩 티 드 응용 프로그램) 전에 첫 번째 프레임 참조 이미지를 사용 합니다.
  2. 플러그인을 선택 | 등록 | TurboReg.
  3. 원본 으로 직렬 이미지 파일 및 대상으로 참조 이미지를 선택 합니다.
  4. 체크 리 짓 바디 (병렬 변위 및 이미지의 회전)와 정확한 ("빠른"는 빠른 분석 하지만 거친 대신) 처리 방법 및 품질, 각각.
  5. 일괄 이미지 처리 시작을 클릭 합니다.
  6. 분석을 사용 하 여 관심사 (ROIs)의 여러 영역을 선택 | 도구 | 투자 수익 관리자 ImageJ에.
  7. 더 많은 를 클릭 하 여 픽셀 강도 측정 | 다중 측정 | 확인 ROI 관리자 창에서.
  8. Δ/F0 를 계산 = (F-F0) /F0, 어디 F 투자 수익 강도, 자극의 시간에서 이며 F0 특정 실험 이벤트 직전 시간대에 강도 (예를 들어, 30 프레임 앞에 자극 증상)입니다.
  9. 반복 실험 여러 뇌 샘플을 사용 하 여, 평균 및 각 시간 지점에서 평균 (SEM)의 표준 오차를 통계 처리를 수행 합니다.

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Representative Results

이 프로토콜을 사용 하는 펩 티 드 호르몬, CCHa2에 의해 뇌 인슐린 생산 세포 (IPCs)의 정품 인증 시험 되었다. 야생-타입 두뇌의 IPCs GCaMP6s로 표시 했다 dilp2-GAL412 (박사 Rulifson 선물), UAS-GCaMP6s13 (김 박사 선물)의 조합을 사용 하 여. 애벌레 두뇌 explants 합성 CCHa2 펩 티 드로 치료 했다 그리고 GCaMP6s에서 형광 실시간으로 기록 했다. 이 실험에서 이미지는 단일 초점 평면에서 얻은 했다. 각 IPC 클러스터 포함 약 14 셀14, 그리고 6 셀에 3에서 신호 감지 했다. GCaMP6s 신호 강도 CCHa2 행정 (그림 2영화 1) 극적으로 증가 되었다. 야생-타입 두뇌 렐 또는 Nociceptin에 대 한 확실 한 응답을 표시 하지 않았습니다 (영화 2 및 3, 각각), 초파리 homologue 없이 포유류 펩 티 드 호르몬입니다. 이 결과 CCHa2에 의해 IPCs의 관찰된 활성화 CCHa2에 대 한 특정 응답 임을 나타냅니다. CCHa2 CCHa2-R을 통해 작동 하는 여부를 명확 하 게 동일한 분석 CCHa2-R 돌연변이 두뇌를 사용 하 여 실시 했다. 신호 강도에 이러한 증가 돌연변이 두뇌 (동영상 4)에서 CCHa2 관리 후 관찰 되었다. 통계 분석 보여주 야생-타입 및 CCHa2-R 돌연변이 두뇌 신호 강도 차이 CCHa2 신청 후 2 분 이내 중요 한 되었다 적어도 7 분 (그림 2B) 유지 되었다. 이 결과 나타냅니다 IPCs 특별히 CCHa2 r.를 통해 CCHa2에 의해 활성화 된다 이 연구에 사용 된 모든 펩 티 드를 10-9 M의 최종 농도 산출 하는 PBS에 의해 희석 했다.

Figure 1
그림 1 . 이미징 챔버
(A) 작은 덴트와 tethering 막대 접시 (35 x 10 mm) 문화. (B) 고리 모양의 벽 퍼 티 같이 재사용할 수 있는 접착제의 만든. (C) 애벌레 두뇌 explant 이미징 챔버에 삽입. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 2
그림 2 . 칼슘 이미징 애벌레 두뇌 explant의
야생-타입 (dilp2-Gal4/UAS-GCaMP6s) 뇌 CCHa2, Ghrelin, 및 Nociceptin에 노출 되었다. CCHa2-R 돌연변이 (dilp2-Gal4, CCHa2-R탈-34/UAS-GCaMP6s, CCHa2-R탈-34) 뇌 CCHa2에 노출 되었다. IPCs에 GCaMP6s 신호 250 ms/프레임에 confocal 현미경 검사 법에 의해 감지 되었다. 여전히 선택한 시간 포인트의 이미지 (A)에 표시 됩니다. 이미지 pseudocolored 더 나은 다른 신호 강렬을 시각화 했다. 각 시간 지점에서 δ/F0 (B)에 그릴 했다. Δ/F0 는 10 다른 준비에 5에서 계산 했다. ROIs 같은 초점면에서 검색 된 셀 시체에 설정 했다. 단단한 라인 5 ~ 10 샘플의 평균 나타내고 점선의 평균 표준 오차의 위와 더 낮은 한계를 표시 합니다. 음영된 지역에서 실험 신호 변화를 나타냅니다. 눈금 막대는 50 µ m을 나타냅니다. 그림은 사노 외. 에서 적응 15. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Movie 1
영화 1입니다. 야생-타입 IPCs CCHa2에 노출15 여기를 클릭 하십시오이 비디오를 볼. (다운로드 오른쪽 클릭.)

Movie 2
영화 2입니다. 야생-타입 IPCs Ghrelin에 노출15 여기를 클릭 하십시오이 비디오를 볼. (다운로드 오른쪽 클릭.)

Movie 3
영화 3입니다. 야생-타입 IPCs Nociceptin에 노출15 여기를 클릭 하십시오이 비디오를 볼. (다운로드 오른쪽 클릭.)

Movie 4
영화 4. CCHa2-R 돌연변이 IPCs CCHa2에 노출 15 여기 클릭 하십시오이 비디오를 볼. (다운로드 오른쪽 클릭.)

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Discussion

캘리포니아2 + 이미징 방법을 여기에 설명 된 뇌에서 호르몬의 기능을 테스트 하기 위한 유용한 시스템입니다. Vivo에서 두뇌 다양 일 분 비 장기에서 호르몬을 받습니다. 더하여, 두뇌는 끊임없이 자연 신경 활성화를 일으키는 원인이 되는 감각 정보를 오름차순 인식. 이 비보 전 시스템 같은 노이즈를 제거 하 고 vivo에서 영상 보다 더 나은 신호/잡음 비율을 생성 합니다. 이 시스템에 단독으로 또는 조합에서 분자를 테스트할 수 있습니다. 펩 티 드 호르몬 이외에 천연 또는 합성 화합물을 포함 하 여 모든 수용 성 분자는 두뇌 explant에 적용할 수 있습니다.

캘리포니아2 + 이미징, 뇌 explants 곁에 있이 필요가 있다. 이 위해 젤 매트릭스 낮은 녹는 포인트 agarose 또는 섬유 소 되었습니다 사용 이전16,17. 그러나이 젤 매트릭스 샘플을 안정적으로 저장할 수 있습니다, 그리고, 조직은 이상가 열에서 30 ° c. 이 온도 poikilothermic 동물 곤충 등에서 열 충격 응답을 발생합니다. 열 스트레스를 방지 하려면 두뇌 육체적으로 곁 수 있습니다. 표 피에 부착 된 뇌 곤충 핀18로 걸린다. 텅스텐 와이어를 사용 하 여 우리의 방법을 간단 하 고 안정적인 샘플의 개최를 제공 합니다. 이 시스템 준비 하기 쉽고 재사용, 이며 메서드를 포함 하는 젤에 비해 더 쉽게 대상 세포에 도달 하는 자극 수 있습니다. 따라서,이 ligand 심사에 유용할 것 이다.

형광 표시기의 선택 대상 뉴런, 신경, 그리고 생물 학적 질문 해결 되 고 표현 된 수용 체의 종류의 종류에 따라 달라 집니다. 일련의 GCaMP6 이체 다양 한 임시 캘리포니아2 + 역학을 탐지 하기 위한 최적화 된 생성 된13되었습니다. 특히, GCaMP6 이체 다 그들의 반응 속도 론: GCaMP6s (느린), GCaMP6m (중간), 그리고 GCaMP6f (빠른). GCaMP6s와 6 분에 대 한 부패 시절은 비교적 느린 (., 10 활동 전위 hippocampal 슬라이스 준비에서 후 τ1/2 ) GCaMP6f는 빨리 그 동안 (τ1/2 1 활동 전위 후). 다른 유형의 신경 활동에 대 한 사용 가능한 형광 표시기 등 EPAC 캠프 (캠프), Synapto-pHluorin (시 냅 스 자료), 아크 라이트 (막 잠재력)19,,2021. 이러한 유전자 인코딩된 형광 표시기 특정 셀에 표현할 수 있습니다. 따라서,는 ex vivo 이미징 시스템에서에서 검색할 수 다양 한 응답 원하는 신경.

이 프로토콜에서 몇 가지 중요 한 단계가 있다. 첫째, 외부 조직 깨끗 한 이미지를 뇌에서 제거 되어야 합니다. 날카롭게 집게와 수술가 위를 사용 하 여 섬세 한 작업 용이. 둘째, 해 부 두뇌 위치에 고정 되어야 한다. 때때로, 뇌 샘플 pipetting (범위 약 5 µ m)에서 약간 이동 합니다. 두뇌가 이동 하지 않도록 하려면 두뇌 샘플의 크기에 이미징 챔버에 텅스텐 와이어의 높이 조정 한다. 또는, 중력-피드 관류 시스템 부드러운 자극에 대 한 설치 될 수 있습니다. 셋째, 뇌 이미징의 결과 주의로 해석 해야 합니다. Ligand 두뇌에 적용 차례로 대상 뉴런을 활성화 수 예기치 않은 뉴런 자극 수 있습니다. 특정 신경 세포에 호르몬의 직접적인 영향을 감지 하는 수용 체 해야 될 절 다운은 targetneurons에. 이 경우에, 형광 표시기의 식 RNAi Gal4/UAS 시스템을 사용 하 여 수용 체의 결합 수 있습니다.

이 프로토콜의 사소한 제한 이미징의 기간 제한 뇌 샘플의 최종 피해 때문입니다. 우리의 손에서 초파리 뇌 수 수 몇 군데에 대 한이 프로토콜을 사용 하 여 약 60 분까지. Hemolymph 같은 솔루션 HL3.1 염 분22및 레이저 강도 같은 장기 이미징을 사용 수 있습니다. 또한, 현재 이미징 설치 동일한 샘플의 반복적인 자극을 위해 적당 하다. 이러한 실험에 대 한 관류 목욕을 사용 수 있습니다.

마지막으로,이 프로토콜에는 다양 한 응용 프로그램 있다. 이미징 챔버를 수정 하 여 성인 두뇌 및 다른 초파리 조직 또는 다른 동물의 조직 수 수 몇 군데. 비 모형 유기 체에서 유전 도구의 부족은 어려웠습니다 게놈에 형광 지표를 소개 하. 그러나, 최근에 개발 된 CRISPR/Cas9 게놈 편집 기술을이 동물에 유전 공학에 문을 열었습니다. 따라서,이 프로토콜 간 기관 동물의 넓은 범위에서 신호를 공부 사용 될 수 있습니다.

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Disclosures

저자는 공개 없다.

Acknowledgments

이 작품은 지원 연구비에 의해 과학적 연구에 대 한 (15 K 07147, 17 K 07419) JSP에서 (히로시 종합, 히로코 사노), (하이), 이나 모리 재단 연구 그랜트와 공동 사용/연구 센터의 프로그램 발달 의학에 분자 발생 학, 유전학, (HS)에 쿠마 모토 대학 연구소. 우리 이미징 시스템을 사용 하 여 그들의 도움에 대 한 박사 아즈사 삿포로 야마다 다 이치 씨 감사 합니다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Tungsten rod A-M systems, Sequim, WA, USA 717000
Blu Tack Bostik, Paris, France 3049100 putty-like reusable adhesives
Watch glass, square, 1 5/8 in Carolina Biological Supply Company, Burlington, NC, USA 742300
PBS TAKARA Bio Inc., Kusatsu, Shiga, Japan T900 Phosphated buffered salts
CCHa2 SCRUM Inc., Tokyo, Japan Custum-synthesized peptide
Ghrerin Peptide institute Inc., Osaka, Japan 4372-s
Nociceptin Peptide institute Inc., Osaka, Japan 4313-v
Axio Imager A2 Carl Zeiss, Oberkochen, Germany Axio Imager A2 fluorescence microscope
Objective W N-Achroplan 20x/0.5 M27 Carl Zeiss, Oberkochen, Germany 420957-9900-000 water-immersion objective lens
P-725 PIFOC objective scanner with long travel range Physik Instrumente GmbH & Co. KG, Karlsruhe, Germany N/A piezoelectric-activated lens mover
Confocal Scanner Unit CSU-W1 Yokogawa Electric Corporation, Tokyo, Japan CSU-W1 spinning disc confocal head
ImagEM C9100-13 Hamamatsu Photonics, Sizuoka, Japan C9100-13 EM-CCD camera
OBIS 488 nm LS 60 mW Coherent, Santa Clara, CA, USA 1178770 488-nm laser
488/568/647 nm Yokogawa dichroic beamsplitter Semrock, Rochester, NY, USA Di01-T405/488/568/647-13x15x0.5 dichroic beam splitter
528/38 nm BrightLine single-band bandpass filter Semrock, Rochester, NY, USA FF01-528/38-25 emission filter
µManager Open Imaging, Inc. N/A https://micro-manager.org
ImageJ U. S. National Institutes of Health N/A https://imagej.nih.gov/ij/
TurboReg Philippe Thévenaz, Biomediccal Imaging Group, Swiss Federal Institute of Technology Lausanne N/A http://bigwww.epfl.ch/thevenaz/turboreg/

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Morton, G. J., Schwartz, M. W. Leptin and the central nervous system control of glucose metabolism. Physiological Reviews. 91 (2), 389-411 (2011).
  2. Stanley, S., Wynne, K., McGowan, B., Bloom, S. Hormonal regulation of food intake. Physiological Reviews. 85 (4), 1131-1158 (2005).
  3. Goodman, W. G., Cusson, M. The juvenile hormones. Insect Endocrinology. Gilbert, L. I. , Academic Press. 310-365 (2012).
  4. Lafont, R., Dauphin-Villemant, C., Warren, J. T., Rees, H. Ecdysteroid chemistry and biochemistry. Insect Endocrinology. Gilbert, L. I. , Academic Press. 106-176 (2012).
  5. Smith, W., Rybczynski, R. Protothoracicotropic hormone. Insect Endocrinology. Gilbert, L. I. , Academic Press. 1-62 (2012).
  6. Claeys, I., et al. Insect neuropeptide and peptide hormone receptors: current knowledge and future directions. Vitamins and Hormones. 73, 217-282 (2005).
  7. Gade, G., Goldsworthy, G. J. Insect peptide hormones: a selective review of their physiology and potential application for pest control. Pest Management Science. 59 (10), 1063-1075 (2003).
  8. Adams, M. D., et al. The genome sequence of Drosophila melanogaster. Science. 287 (5461), 2185-2195 (2000).
  9. Park, D., Veenstra, J. A., Park, J. H., Taghert, P. H. Mapping peptidergic cells in Drosophila: where DIMM fits in. PLoS One. 3 (3), 1896 (2008).
  10. Berridge, M. J. Inositol trisphosphate and calcium signalling. Nature. 361 (6410), 315-325 (1993).
  11. Nakai, J., Ohkura, M., Imoto, K. A high signal-to-noise Ca(2+) probe composed of a single green fluorescent protein. Nature Biotechnology. 19 (2), 137-141 (2001).
  12. Rulifson, E. J., Kim, S. K., Nusse, R. Ablation of insulin-producing neurons in flies: growth and diabetic phenotypes. Science. 296 (5570), 1118-1120 (2002).
  13. Chen, T. W., et al. Ultrasensitive fluorescent proteins for imaging neuronal activity. Nature. 499 (7458), 295-300 (2013).
  14. Nassel, D. R., Kubrak, O. I., Liu, Y., Luo, J., Lushchak, O. V. Factors that regulate insulin producing cells and their output in Drosophila. Frontiers in Physiology. 4, 252 (2013).
  15. Sano, H., et al. The Nutrient-Responsive Hormone CCHamide-2 Controls Growth by Regulating Insulin-like Peptides in the Brain of Drosophila melanogaster. PLoS Genetics. 11 (5), 1005209 (2015).
  16. Tsao, C. K., Ku, H. Y., Lee, Y. M., Huang, Y. F., Sun, Y. H. Long Term Ex Vivo Culture and Live Imaging of Drosophila Larval Imaginal Discs. PLoS One. 11 (9), 0163744 (2016).
  17. Sabado, V. aN., Nagoshi, E. Single-cell Resolution Fluorescence Live Imaging of Drosophila Circadian Clocks in Larval Brain Culture. Journal of Visualized Experiments. 131, e57015 (2018).
  18. Apostolopoulou, A. A., et al. Caffeine Taste Signaling in Drosophila Larvae. Frontiers in Cellular Neuroscience. 10, 193 (2016).
  19. Cao, G., et al. Genetically targeted optical electrophysiology in intact neural circuits. Cell. 154 (4), 904-913 (2013).
  20. Nikolaev, V. O., Bunemann, M., Hein, L., Hannawacker, A., Lohse, M. J. Novel single chain cAMP sensors for receptor-induced signal propagation. Journal of Biological Chemistry. 279 (36), 37215-37218 (2004).
  21. Sankaranarayanan, S., De Angelis, D., Rothman, J. E., Ryan, T. A. The use of pHluorins for optical measurements of presynaptic activity. Biophysical Journal. 79 (4), 2199-2208 (2000).
  22. Feng, Y., Ueda, A., Wu, C. F. A modified minimal hemolymph-like solution, HL3.1, for physiological recordings at the neuromuscular junctions of normal and mutant Drosophila larvae. Journal of Neurogenetics. 18 (2), 377-402 (2004).

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Ishimoto, H., Sano, H. ExMore

Ishimoto, H., Sano, H. Ex Vivo Calcium Imaging for Visualizing Brain Responses to Endocrine Signaling in Drosophila. J. Vis. Exp. (136), e57701, doi:10.3791/57701 (2018).

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