Stechmückenvektoren wie Anopheles gambiae sind auf ein reiches Repertoire an chemosensorischen Genen angewiesen, die in ihren peripheren olfaktorischen Anhängseln exprimiert werden, um in einer komplexen chemischen Welt zu gedeihen und verhaltensrelevante Gerüche zu identifizieren, die von menschlichen Wirten ausgehen, Nektarquellen aufzuspüren und Eiablageplätze zu lokalisieren1. Die Mückenantenne und der Oberkieferpalp sind mit chemosensorischen Genen angereichert, die die Geruchswahrnehmung in diesen olfaktorischen Anhängseln steuern. Drei Hauptklassen von ligandengesteuerten Ionenkanälen steuern die Geruchserkennung in den olfaktorischen Anhängseln von Mücken: die Geruchsrezeptoren (ORs), die mit einem obligaten Geruchsrezeptor-Co-Rezeptor (Orco) zusammenarbeiten; die ionotropen Rezeptoren (IRs), die mit einem oder mehreren IR-Corezeptoren (IR8a, IR25a und IR76b) interagieren; die chemosensorischen gustatorischen Rezeptoren (GRs), die als Komplex aus drei Proteinen zum Nachweis von Kohlendioxid (CO2)1,2 fungieren.
Die RNA-Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung ist ein leistungsfähiges Werkzeug zum Nachweis der Expression endogener mRNA3. Im Allgemeinen verwendet diese Methode eine Fluorophor-markierte einzelsträngige Nukleinsäuresonde mit einer Sequenz, die komplementär zu einer Ziel-mRNA ist. Die Bindung der fluoreszierenden RNA-Sonde an die Ziel-RNA ermöglicht die Identifizierung von Zellen, die ein Transkript von Interesse exprimieren. Jüngste Fortschritte ermöglichen nun die Detektion von Transkripten in ganzem Mückengewebe 4,5. Die erste Generation der Hybridisierungskettenreaktion (HCR)-Technologie verwendete einen RNA-basierten HCR-Verstärker; Dies wurde in einer Methode der zweiten Generation verbessert, die stattdessen technisch hergestellte DNA für den HCR-Verstärker 6,7 verwendete. Dieses Upgrade führte zu einer 10-fachen Steigerung des Signals, einer drastischen Senkung der Produktionskosten und einer deutlichen Verbesserung der Haltbarkeit der Reagenzien 6,7.
In dem Protokoll beschreiben wir die Verwendung einer HCR-Whole-Mount-RNA-Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierungsmethode (HCR RNA WM-FISH) der dritten Generation, die für den Nachweis der räumlichen Lokalisierung und Expression eines beliebigen Gens entwickelt wurde 8,9. Bei dieser zweistufigen Methode werden zunächst Nukleinsäuresonden verwendet, die für die interessierende mRNA spezifisch sind, aber auch eine Initiatorerkennungssequenz enthalten. Im zweiten Schritt werden mit Fluorophoren markierte Haarnadeln verwendet, die an die Initiatorsequenz binden, um das Fluoreszenzsignal zu verstärken (Abbildung 1). Dieses Verfahren ermöglicht auch das Multiplexen von zwei oder mehr RNA-Sonden und das Amplifizieren von Sondensignalen, um den RNA-Nachweis und die Quantifizierung zu erleichtern8. Die Visualisierung der Transkripthäufigkeit und der RNA-Lokalisierungsmuster von chemosensorischen Genen, die in den olfaktorischen Anhängen exprimiert werden, bietet den ersten Einblick in chemosensorische Genfunktionen und Geruchskodierungen.