C. elegans Ensayo de quimiotaxis

Resumen

Un método para evaluar cuantitativamente la respuesta quimiotáctica de los Caenorhabditis elegans Se describe. Un índice quimiotáctico (CI) se empleó como una forma de evaluar con precisión la respuesta de los gusanos a ciertos objetivos, y servir como una plataforma de la comparación entre las cepas y los compuestos de interés.

Resumen

Muchos organismos utilizan la quimiotaxis a buscar las fuentes de alimentos, evitar sustancias nocivas, y encontrar pareja. Caenorhabditis elegans tiene impresionante comportamiento quimiotaxis.

La premisa detrás de probar la respuesta de los gusanos a un odorante es colocarlos en un área y observar el movimiento evocada en respuesta a un odorante. A pesar de los muchos ensayos disponibles, optimizando gusano de partida ubicación con respecto a tanto las zonas de ensayo y de control, y reducir al mínimo la interacción de los gusanos uno con el otro, mientras se mantiene un tamaño de la muestra significativa sigue siendo un trabajo en progreso ^1-10. El método descrito aquí tiene como objetivo hacer frente a estos problemas mediante la modificación del ensayo desarrollado por Bargmann et al. ^1. Una placa de Petri se divide en cuatro cuadrantes, dos cuadrantes opuestos marcados "Prueba" y dos se designan como "control". Anestésico se coloca en todos los sitios de control de prueba y. Los gusanos se colocan en el centro de la placa con un circle marcado alrededor del origen para asegurarse de que se ignoran los gusanos no móviles. La utilización de un sistema de cuatro cuadrantes en lugar de uno o dos 2 1 elimina el sesgo en el movimiento de los gusanos, ya que son equidistantes a partir de muestras de prueba y de control, independientemente de qué lado del origen que comenzaron. Esto evita el problema de los gusanos que se ven obligados a viajar a través de un conjunto de otros gusanos de responder a un olor, lo que puede retrasar gusanos u obligar a tomar una ruta más tortuosa, dando una interpretación incorrecta de su ruta prevista. Este método también presenta ventajas prácticas por tener un tamaño de muestra más grande y permite al investigador para ejecutar el ensayo sin supervisión y marcó los gusanos una vez que el tiempo asignado ha expirado.

Introducción

Ward, desarrollado por primera vez el ensayo de quimiotaxis en 1973 ^5, y desde entonces ha tenido aplicaciones de gran alcance. Neurobiología es un campo que se ha beneficiado del uso de una variedad de ensayos de quimiotaxis. Adaptación olfativa, una forma simple de aprendizaje y la memoria, se ha demostrado en C. elegans utilizando ensayos de quimiotaxis ^6. Ellos también se han utilizado para mostrar que C. elegans pueden desarrollar tolerancia a etanol-un resultado que no sólo demuestra la plasticidad de comportamiento de los gusanos, pero que también muestra que los gusanos pueden ser muy útiles en el estudio de la dependencia del alcohol en los seres humanos ^3. Los ensayos incluso han sido desarrollados para demostrar la capacidad de C. elegans para almacenar la memoria a corto y largo plazo, mostrando que las asociaciones son hechos por los gusanos entre quimioatrayentes y alimentos (OP50) ^7. Además, dada la amplia información disponible en la actualidad con respecto a la C. elegans genoma, la chemotaxis comportamiento de C. elegans ha sido modificado varias veces mediante la inducción de mutaciones ^1,8. Esto permite muchas posibilidades excitantes de ingeniería, tales como el desarrollo de C. elegans como una herramienta de biorremediación. Así, desde el desarrollo inicial del ensayo de quimiotaxis en 1973, ha sido frecuentemente alterado y utilizado para dilucidar misterios en una variedad de disciplinas.

Algunos ensayos dirigidos a descubrir la ruta específica adoptada por los gusanos hacia un objetivo. El ensayo de prototipo de este tipo fue desarrollado por Ward ^5. Tres gusanos fueron colocados en agar fundido durante 15 min. Sus movimientos fueron rastreadas por la huella que dejan al viajar de la periferia de la placa hasta un gradiente de un atrayente en el centro de la placa. Todos los gusanos en la placa fueron detenidos usando cloroformo al final de cada ensayo. Una descendiente de este método coloca un solo tornillo sin fin en el centro de la placa con el atrayente y el control de unt distancias iguales y opuestas desde el origen ^2.

Pierce-Shimomura et al. desarrollado un ensayo para observar la naturaleza exacta del movimiento involucrados en la quimiotaxis ^9. Gusanos individuales se colocaron en placas de Petri de 9 cm que contienen ya sea una concentración uniforme del atrayente o un gradiente de forma radial, que culmina en la fuente del atrayente. Un programa de software que reconoce el gusano se utiliza para registrar el comportamiento observado. Una cámara de vídeo conectada a un microscopio trabajó conjuntamente con la etapa de ajustar la placa de Petri automáticamente como el ensayo corrió para asegurar el gusano se mantuvo en el campo de visión. A partir de esto, la información más detallada fue descubierto con respecto a la causa de piruetas mostrados por C. elegans.

Otros ensayos, más similares a la descrita aquí, a prueba la respuesta de una gran población de gusanos a los compuestos de ensayo. Ensayos de dos cuadrantes quimiotaxis han sidoutilizados para explorar los roles que varios receptores, neuronas, y las moléculas de transducción de señales reproducen cuando C. elegans fue expuesto a varios compuestos ^1. Entre 20-50 gusanos lavados se colocan cerca del centro de la placa con un atrayente y un control en los extremos polares junto con el anestésico, azida de sodio _(NaN3). Después de 60 min, se generó un índice de quimiotaxis con valores de -1,0 a 1,0 en base a la diferencia entre el número de gusanos se colocará en el atrayente o el control. Un índice quimiotáctico similar se utilizó en el ensayo descrito en este artículo, aunque el ensayo anterior no evaluó estrictamente gusanos no móviles. A continuación, este ensayo se aplica aún más al ensayo de los efectos de la ablación neuronal sobre la quimiotaxis.

Otra variación del ensayo mencionado anteriormente se lleva a cabo donde 100-200 gusanos fueron colocados en el centro de una placa que contiene cuatro cuadrantes ^3. Cuadrantes adyacentes o bien contenían la prueba olas sustancias controladas. Al igual que en los ensayos anteriores, los gusanos fueron inmovilizados por la acción de azida de sodio antes de ser marcado. Un método similar se describe aquí como una forma de evaluar la respuesta de C. elegans a diversos compuestos. Sin embargo, el siguiente método tiene la ventaja añadida de sólo evaluar los gusanos que han pasado un umbral de distancia que separa móvil de gusanos inmóviles.

Otros ensayos han incorporado directrices similares para ignorar gusanos inmóviles. Frøkjær-Jensen et al. desarrollaron un ensayo versátil que puede ser utilizado para probar compuestos solubles tanto volátiles y el agua ^10. Una placa de Petri se dividió en cuatro cuadrantes. Los cuadrantes superior e inferior no contienen disolventes. El cuadrante izquierdo contenía agua y el derecho mencionado el atrayente. Al probar sustancias olorosas volátiles, el analito se coloca en la tapa de la placa, sobre el cuadrante correcto, mientras que los compuestos solubles en agua se colocaron directamente sobre la AGAr.

Los métodos existentes en la actualidad para evaluar la respuesta quimiotáctica de C. elegans están siendo constantemente refinado para optimizar su facilidad de uso, la eficiencia y exactitud. Así, mientras que el ensayo descrito aquí tiene la capacidad de evaluar el mayor número de gusanos (máximo rendimiento:. 250 gusanos / hora por placa, ligeramente mayor que el rendimiento demostrado por Lee et al ^3); la fuerza real de este método es el sucinta culminación de muchos de los atributos de los ensayos anteriores (Tabla 1).

Protocolo

1. Preparación / lavado de los gusanos

1. Sincronizar los gusanos adultos jóvenes ^11.
2. Pipetear 2 ml de la basal S sobre una placa de 5 cm quimiotaxis de escena gusanos que han borrado sólo el césped del OP50 E. coli. Incline la placa según sea necesario para asegurar que los gusanos se lavan de la superficie de la placa en el búfer.
3. Pipetear 1 ml de la solución basal gusano-S en un tubo de microcentrífuga.
4. Centrifugar durante 10 segundos utilizando un PicoFuge a 6.600 rpm.
5. Aspirar el Basal S, dejando el sedimento de gusanos inalteradas.
6. Añadir 1 ml de solución S Basal al tubo de microcentrífuga, invertir varias veces para lavar los gusanos.
7. Repetir los pasos 1.4 a 1.6 otras tres veces.
8. Centrifugar durante 10 seg quinta vez, esta vez de aspirar el sobrenadante a un volumen final de ca. 100 l.
9. Pipetear 2 l de los gusanos en una placa de NGM para garantizar que no entre 50 y 250 gusanos en cada uno de 2 l de muestra. Ajustarla concentración de gusanos en la basal S según sea necesario por la resuspensión de los gusanos en un volumen más pequeño o más grande de S basal.
10. Usa los gusanos en el ensayo inmediatamente después de lavar los gusanos durante un máximo de 1 hora.

2. Preparación de las placas de prueba

1. Con motivo de la parte inferior de una placa de 5 cm, dividir el plato en 4 cuadrantes iguales. La quimiotaxis de agar NGM o pueden ser utilizados. Un mínimo de 3 ensayos son necesarios por cepa genética se está probando.
2. Marque un círculo de radio de 0,5 cm alrededor del origen (Figura 1).
3. Marque un punto en cada cuadrante, ya sea con una "T" de "Test" o "C" para el "control", asegurar que los sitios son equidistantes del origen y la otra. Los puntos deben ser de al menos 2 cm de distancia desde el origen. Marque los cuadrantes superiores izquierda e inferior derecha como cuadrantes de prueba y de la parte superior derecha y los cuadrantes inferior izquierda como controles (Figura 1).

3. Ejecución del ensayo

1. Mezclar la solución de ensayo mediante la combinación de volúmenes iguales del compuesto de ensayo y 0,5 M de azida (un anestésico utilizado para detener a los gusanos al llegar a un cuadrante). Mezclar la solución de control mediante la combinación del disolvente utilizado para diluir el compuesto de ensayo con 0,5 M de azida.
2. Pipetear 2 l de la solución de tornillo sin fin (preparado en 1.8) a partir del sedimento en el origen (donde las dos líneas se cruzan).
3. Inmediatamente después, pipeta de 2 l de la solución de prueba en los dos sitios de "T". Del mismo modo, pipetear la misma cantidad de la solución de control en los dos sitios de "C".
4. Una vez que las gotas de gusanos y olor han sido absorbidos en el agar, reemplace las tapas e invertir las placas.
5. Después de 60 minutos, colocar los gusanos en un 4 ° C incubadora. Sólo quitar una placa de la incubadora cuando se puede contar. Dejando gusanos a temperatura ambiente puede permitir a movilizar de nuevo.
6. Anote el número de gusanos en cada cuadrante que cruzó por completo la circ interiorle.
7. Repita los pasos 3.2 a 3.6 con la solución de control, tanto en la prueba y cuadrantes de control. Esto servirá como la placa de control. Tres de tales placas se deben hacer y ejecutar para servir como un control apropiado.

4. Interpretación de los Resultados / Determinación del índice de quimiotaxis

1. Calcular el índice de quimiotaxis utilizando la ecuación 1. Esto dará lugar a un índice de quimiotaxis entre -1,0 y 1,0.

(1)

La quimiotaxis Index = (# Los gusanos de las casillas de prueba - # gusanos de las casillas de control) / (# total de Worms arco)

Una puntuación de 1,0 indica atracción máxima hacia el objetivo y representa el 100% de los gusanos que llegan en los cuadrantes que contienen el objetivo química. Un índice de -1,0 evidencia de repulsión máxima. Métodos de ensayo similares ya se han empleado ³ (Tabla 1).

2. Reporte el Chemotaxi medias Índice (IC) y el error estándar de la media (SEM). Realizar la prueba T de Student comparando los datos de las placas de prueba y de control.

Resultados

Comparación de tipo salvaje (N2) C. elegans para el ODR-10 (KY10) mutante.

Se utilizó diacetilo, un conocido C. elegans quimioatrayente, para comparar los gusanos de tipo salvaje a la de un mutante que carece del receptor para diacetil ^1,12. Para los gusanos de tipo salvaje (N2), el índice de quimiotaxis fue 0,100 ± 0,066 a etanol y 0,839 ± 0,031 hasta 0,5% diacetil. Como era de esperar, diacetilo provoca una respuesta quimioatrayentes significativ...

Discusión

La quimiotaxis, aunque controlada por un complejo conjunto de mecanismos neuronales y celulares, puede ser fácil y objetivamente cuantificado utilizando ensayos de quimiotaxis. Para obtener los mejores resultados de los ensayos, se deben tomar ciertos pasos críticos. En primer lugar, la celebración de los gusanos es esencial en la obtención de resultados experimentales consistentes. Gusanos en diferentes etapas de la vida se comportan de manera diferente ^13; gusanos etapa tan mixtas pueden sesgar los resultad...

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
S Basal (- colesterol) [5.8 g NaCl; 1 M K fosfato de potasio, pH 6.0; dH2O hasta 1 litro.] Autoclave
PicoFuge	Stratagene	400552
Microscopios	Leica
Disección	Leica
Pipa P1000	Gilson
Pipa P10	Gilson
0.5 M de azida sódica
Agar de Quimiotaxia [1.6% de agar BBL (Benton-Dickinson) o 2% de agar Difco. Autoclave. Añadir 5 mM de fosfato de potasio, pH 6.0; 1 mM de CaCl2, 1 mM de MgSO4]
Etanol/Agua Destilada
Compuestos de prueba (ej. 0.5% de diacetil)
Agar	Bio-Rad	166-0600
NH4Cl	Amresco	CA97062-046
MOPS	VWR	CA12001-120
NH4OH	BDH	CABDH8641-2
0.25% Tween 20	Bio-Rad	170-6531