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Die transformative technologischen Fortschritt in Richtung zum Verständnis der genetischen Grundlagen des Alterns gehörte die Entwicklung der Fütterung-basierte RNAi in C. Elegans1; vor den experimentellen Einsatz von RNAi waren viele Phänotypen des Alterns nicht genetisch steuerbar. Fütterung-basierte RNAi wird erreicht durch die Produktion von DsRNA in E. Coli , das entspricht einer endogenen C. Elegans mRNA: IPTG induziert bidirektionale Übertragung über einen Einsatz entweder C. Elegans cDNA oder eine Portion ein Öffnen Sie Leserahmen in ein Plasmid-2. Bei C. Elegans intakt nach einziehen E. Coli DsRNA produziert durch Bakterien aus dem Lumen in Darmzellen über die SID-2 transmembranen Protein3transportiert und dann durch den Rest des Tieres über SID-14verteilt. In jeder Zelle exogene DsRNA verarbeitet durch komplexe Dicer SiRNA, die interagieren mit einem Reife mRNA über komplementäre Basenpaarung zum Erstellen eines neuen SiRNA-mRNA Duplex. Diese Maisonette ist anerkannt von der RISC-komplex und gespalten, so erniedrigend die endogenen mRNA-5. So ändern Sie lediglich das Plasmid einfügen, kann man die Funktion der fast jedes Gen in das Genom von C. Elegans inaktivieren. Diese Entdeckung führte zu die Kreation von mehreren großen Fütterung-basierte RNAi Bibliotheken-Sammlungen von E. Coli Aktien umgewandelt, die kombiniert werden können, um die Reichweite von ca. 86 % erzielen bekannt C. Elegans Gene6, 7.
Seit der Weiterentwicklung der Fütterung-basierte RNAi führten umfassende Bildschirme in C. Elegans zur Entdeckung von mehr als 900 Gene, die Lebensdauer bei inaktiviert (ausweislich der RNAi-Phänotyp Verbände kuratiert in WormBase), zu ändern, die wir beziehen um als Gerogenes. Eine Rolle für die Mehrheit der Gerogenes Langlebigkeit Kontrolle durch Fütterung-basierte RNAi in wenigen bahnbrechenden Berichten entdeckt wurde (siehe Abbildung 1A und ergänzende Datei 1 für Details). In einigen Fällen wurden diese Gerogenes festgestellt, basierend auf der Messung der Rentabilität auf ein einzelnes oder wenige Zeitpunkte, die nicht quantifizierbaren Maß für die Veränderung der Lebensdauer RNAi-Behandlung zur Verfügung zu stellen. In anderen Fällen wurden diese Gene für Veränderungen der Lebensdauer sowie zusätzliche altersassoziierter Phänotypen quantitativ bewertet. Beispielsweise haben wir bisher 159 Gene, die für normale und erhöhte Lebensdauer von Tieren mit verringerten Insulin/IGF-1 Signalisierung waren notwendig, und Änderungen in Healthspan quantifiziert. Von diesen führen 103 gen inaktivierungen progeric Phänotyp, wie ein oder mehrere Zeichen der vorzeitigen Alterung8Verlust führte.
Während einige Gerogenes mit 100 oder mehr Studien (z. B. Daf-16, Daf-2, Sir-2.1) in Verbindung gebracht haben, haben mehr als 400 Gerogenes höchstens 10 Zitate (Abbildung 1 bund ergänzende Datei 2). So umfassende Fütterung-basierte RNAi-Bildschirme haben entdeckt und kursorisch gekennzeichnet Hunderte von vermeintlichen Gerogenes, bleiben wie diese Gene funktionieren auf Langlebigkeit Kontrolle, und die genetischen Zusammenhänge zwischen diesen Genprodukte schlecht studierte. Volle Längsschnittanalyse für altersassoziierter Phänotypen ist eine Voraussetzung für genetische Interaktionen zwischen Gerogenes (z.B. epistatic Interaktionen, Asynthetic Interaktionen, etc.) zu identifizieren. Tiefer Einblick in die genetischen Zusammenhänge zwischen Gerogenes, erfordert eine Hochdurchsatz-quantitative Methode, die auch die Vorteile der Fütterung-basierte RNAi nutzt.
Die häufigsten Surrogat-Maßnahme des Alterns ist Lebensdauer. Der traditionelle Ansatz zur Messung von C. Elegans Sterblichkeit verfolgt den Tod einzelner Tiere im Laufe der Zeit innerhalb einer kleinen Stichprobe. Eine relativ kleine Anzahl von Tieren werden im Laufe der Zeit verfolgt und in regelmäßigen Abständen sind sanft stieß mit einem Platindraht oder Wimpern mit Bewegung als Indikator der Lebensfähigkeit (Abbildung 2A). Diese Methode ist weit verbreitet, da es einfache, direkte Messungen die durchschnittliche und die maximale Lebensdauer bietet. Diese traditionelle Methode ist jedoch zeitaufwendig und relativ niedrigen Durchsatz, die begrenzt die Anzahl der Tiere und Bedingungen, die gleichzeitig in einer kontrollierten Weise gemessen werden können. Eine kürzlich durchgeführte Simulationsstudie festgestellt, dass viele C. Elegans Lebensdauer Studien keine genügend große Zahl von Tieren Assay, kleine Änderungen zwischen Bedingungen9zuverlässig erkennen zu können. Darüber hinaus beinhaltet diese traditionelle Methode Umgang mit immer wieder die gleichen Kohorte von Tieren im Laufe der Zeit, die wiederum kann einzuführen, Kontamination, und kann beschädigen oder zunehmend gefährdet, im Alter von Tieren zu töten.
Wir haben eine alternative "Replica Set" Methode zur Messung von C. Elegans Lebensdauer entwickelt. Zu diesem Zweck eine große Population von Alter synchronisiert, isogenen Tiere gliedern sich in eine Reihe von kleinen Populationen (oder Nachbauten). Genügend Replik Proben werden generiert, um jeden Zeitpunkt in das geplante Experiment zu decken. Jedem Zeitpunkt Beobachtung eines der Replikate ist für die Anzahl der lebenden Toten erzielte und zensierte Tiere, dann Tiere innerhalb dieser replizieren werden verworfen. So über die erwartete Lebensdauer der Bevölkerung als Ganzes, eine Reihe von unabhängigen Subpopulationen sind in regelmäßigen Abständen abgetastet (Abb. 2 b). Bei der Verwendung von Replikatsätzen gibt es kein wiederholtes drängen von Tieren und keine wiederholte Exposition gegenüber potentiellen Kontamination der Umwelt. Die Lebensfähigkeit beobachtet an der einmaligen Stelle ist völlig unabhängig von jeder anderen Beobachtung, das minimiert die Handhabung und erhöht den Durchsatz von mindestens eine Größenordnung. Dies hat uns erlaubt, Änderungen in Lebensdauer quantitate für Hunderte von RNAi gleichzeitig8,10 Klone.
Hier präsentieren wir ausführliche Protokolle für die Durchführung von C. Elegans Lebensdauer über die Replikatgruppe und traditionelle Methoden zur Bewertung von C. Elegans Langlebigkeit. Wir zeigen, dass ähnliche Ergebnisse, zwischen den Methoden erzielt werden. Wir haben entwickelten Software, bei der die grafische Auswertung der Daten, Lebensdauer durch beide Ansätze, die wir frei unter einer GPL V3 Lizenz (siehe Tabelle der Materialien) zur Verfügung. "WormLife" ist in R11geschrieben und enthält eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) für das Plotten von Daten, die in Mac OS und Linux getestet wurde. Zu guter Letzt wir vergleichen und kontrastieren die Grenzen der einzelnen Methoden und andere Überlegungen bei der Wahl zwischen Ansätze zur Messung der quantitativen Veränderungen in C. Elegans Lebensdauer zu markieren.