El objetivo general de este protocolo es demostrar cómo presentar olorosos de baja volatilidad para el registro de un solo sensor de Drosophila neuronas receptoras olfativas que responden a la cadena larga de feromonas cuticulares.
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Artículo de método
El objetivo general de este protocolo es demostrar cómo presentar olorosos de baja volatilidad para el registro de un solo sensor de Drosophila neuronas receptoras olfativas que responden a la cadena larga de feromonas cuticulares.
Los insectos dependen de su sentido del olfato para guiar una amplia gama de comportamientos que son críticos para su supervivencia, tales como la búsqueda de alimentos, la evitación de depredadores, la oviposición y el apareamiento. Se han identificado innumerables sustancias químicas de diferentes volatilidades como olores naturales que activan las Neuronas de Receptor Olfativas de Insectos (ORN). Sin embargo, el estudio de las respuestas olfativas a los odorizantes de baja volatilidad se ha visto obstaculizado por la incapacidad de presentar eficazmente tales estímulos usando métodos convencionales de suministro de olor. En este sentido, describimos un procedimiento que permite la presentación eficaz de los odorantes de baja volatilidad para la grabación de Sensillum único (SSR) in vivo . Al minimizar la distancia entre la fuente de olor y el tejido diana, este método permite la aplicación de los odorantes biológicamente sobresalientes pero hasta ahora inaccesibles, incluyendo el ácido palmitoleico, una feromona de estimulación con un efecto demostrado sobre ORNs implicados en cortejo y apareamiento comportamiento 1.Nuestro procedimiento proporciona así una nueva vía para analizar una serie de odorantes de baja volatilidad para el estudio de olfato de insectos y la comunicación de feromonas.
Los ORNs de Drosophila responden a un gran número de odorantes, con longitudes de cadena de carbono ampliamente extendidas y una variedad de grupos funcionales, incluyendo ésteres, alcoholes, cetonas, lactonas, aldehídos, terpenos, ácidos orgánicos, aminas, compuestos de azufre, heterocíclicos y aromáticos 2 , 3 . Odorantes variados en sus características físico-químicas pueden tener volatilidades marcadamente diferentes, indicadas por la presión de vapor del compuesto. En particular, los odorantes biológicamente relevantes para Drosophila melanogaster difieren enormemente en su volatilidad. Por ejemplo, los ORN de Ir92a responden al amoníaco 4 , que es altamente volátil, con una presión de vapor de 6.432 mmHg a 20 ° C. Por el contrario, Or67d ORNs responden a una feromona masculina, acetato de cis- vinceno ( c VA) 5 , 6 , cuya presión de vapor es de 43 mmHg a 20 ° C.
El estudio de la respuesta olfativa a los odorantes de baja volatilidad es particularmente difícil con los métodos convencionales de suministro de olores, en los que los odorizantes se suministran a través de una corriente de aire portadora a una distancia relativamente larga ( es decir, varios centímetros) A un determinado odorante de baja volatilidad puede variar en gran medida, dependiendo del diseño del sistema de suministro de olor.Por ejemplo, la respuesta informada de Or67d ORNs a una dosis alta de c VA oscila entre ~ 40 7 -> 200 picos / s 6 . Además, la entrega ineficaz de c VA con métodos convencionales de entrega es probablemente atribuida a falsos resultados negativos, lo que lleva a la interpretación de que c VA por sí mismo no es suficiente para activar Or67d ORNs 8. Esta interpretación fue más tarde impugnada por otro estudio utilizando un Método de distribución de olores a corta distancia.Desarrollar un robusto sistema de suministro de olores para la presentación eficaz de olorantes de baja volatilidad.Recientemente, identificamos varios ácidos grasos cuticulares de cadena larga como ligandos para los ORN de Or47b. Se alojan en el tipo 4 Antennal Trichoid Sensillum (at4). Entre los odorantes de ácidos grasos de cadena larga, encontramos que el ácido palmitoleico funciona como una feromona afrodisíaca que promueve el cortejo masculino mediante la activación de Or47b ORNs 1 . Sin embargo, en otro estudio utilizando un método de suministro de olor convencional, se demostró que el laurato de metilo induce respuestas de los ORN de Or47b, mientras que el ácido palmitoleico no evoca respuesta cuando se presenta a partir de la misma distancia 10 . En comparación con c VA, los ácidos grasos de cadena larga son aún menos volátiles, con presiones de vapor inferiores a 0,001 mmHg a 25 ° C 11 . La volatilidad inherentemente baja de los odorantes de ácidos grasos de cadena larga, que impide la presentación eficiente a la antena víaConvencional de los sistemas de suministro de olores, probablemente representaron los resultados falsos negativos [ 10] . Esta incoherencia pone de manifiesto la insuficiencia de los sistemas convencionales de suministro de olores al presentar olorantes de baja volatilidad. Anteriormente se demostró que el suministro efectivo de olores cuticulares de mosca requiere una estrecha proximidad entre la fuente de olor y el tejido diana 6 . Por lo tanto, para caracterizar completamente los efectos de las feromonas biológicamente activas mientras mimetiza la distancia desde la cual son probablemente encontrados por las moscas de la fruta en la naturaleza 12 , 13 , acordamos que la distancia mínima debe ser de alta prioridad en nuestro procedimiento.
Nuestro método tiene otras ventajas, incluyendo la compatibilidad con equipos y técnicas de electrofisiología estándar. Las configuraciones de equipos preexistentes requieren una modificación mínima para acomodar este protocolo, y la mayoría de los pasos de SSR requieren solo ajustes menores. EstaHace que nuestra técnica sea fácilmente accesible a los investigadores con experiencia en SSR. Además, nuestra técnica permite la presentación de odorantes de baja volatilidad con inicio y desplazamiento agudos, correlacionando el estímulo con la respuesta neuronal. Finalmente, la disposición del hardware facilita los intercambios rápidos entre los cartuchos de olor, acelerando la recopilación de datos sobre un rango de dosificación deseado.
Empezaremos por revisar la preparación de los electrodos de referencia y de registro, la solución de hemolinfa tipo adulto (AHL), los cartuchos de suministro de odorantes y el olfatómetro correspondiente. A continuación se discute la preparación de las soluciones odorantes de ácido palmitoleico, seguido por la preparación de la mosca para su registro. Se procede a considerar los criterios para seleccionar un tricloide sensillum para registrar y examinar más de cerca el posicionamiento del cartucho odorante antes de presentar datos representativos adquiridos usando este método. Finalmente, concluimos explorando aplicaciones útiles de esta técnicaUe, algunos problemas encontrados y sus soluciones.
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1. Preparación del hardware para la grabación de at4
2. Preparación de Soluciones Odorantes de Ácido Palmitoleico para Entrega
NOTA: Or47b ORNs responder tanto a cis - y ácido -palmitoleic trans. Como el ácido palmitoleico es inestable en RT, las existencias se almacenan a -20 ° C y se utilizan dentro de un mes tras la apertura. El etanol es el disolvente de elección para el ácido palmitoleico.
3. Preparación de Drosophila para acceso listo a la Sensilla at4 para grabaciones electrofisiológicas in vivo
NOTA: Las moscas WT (Berlín) se crian en medio estándar de harina de maíz a 25 ° C en un ciclo 12:12 luz-oscuridad. Tras la eclosión, las moscas se separan por sexo en grupos de diez, por lo que se alojan en grupo hasta los 7 días de edad. Or47b ORNs tanto en moscas masculinas como femeninas responden al ácido palmitoleico. Por simplicidad, sólo las moscas macho se examinan en el estudio actual.
4. Registro de At4 Sensillum Actividad de Or47b ORNs en los tricoides at4 en respuesta al ácido palmitoleico
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Nuestra técnica se aplicó con éxito para determinar la eficacia relativa de los isómeros trans ( Figura 5A ) versus isómeros cis ( Figura 5B ) del ácido palmitoleico. Nuestros datos representativos demuestra que el ácido trans- palmitoléico es un ligando más eficaz para Or47b ORNs en comparación con la cis isoforma ( Figura 5C ]. Se registró una única neurona de c...
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Aquí, se describe un procedimiento por el cual las respuestas de Or47b ORNs a palmitoleic ácido puede ser fuertemente inducida y registrada. Se modificó un método convencional de entrega de olores a larga distancia 2 , 7 , 10 para solucionar el problema de suministro insuficiente de odorante de feromonas. Se abordó la cuestión de la baja volatilidad olorosa mediante la entrega del compuesto a través de cartuchos de olor, cuya a...
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Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecemos a Ye Zhang por la ayuda con los trazos de muestra y Tin Ki Tsang por la ayuda con las fotos. Este trabajo fue apoyado por un Premio de carrera temprana de la fundación de Ray Thomas Edwards y una concesión de NIH (R01DC015519) a las concesiones de C.-YS y de NIH (R01DC009597 y R01DK092640) a JWW
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Configuración de preparación & Materiales varios | |||
| pipetas | Sutter Instruments Novato CA | P97 | Extractor de pipetas |
| Capilares de vidrio de borosilicato | World Precision Instruments Sarasota FL USA | 1B100F-4 | para fabricar varillas de sujeción |
| Capilares de vidrio de aluminosilica | Sutter Instruments Novato CA USA | AF100-64-10 | para fabricar electrodos |
| Superfrost Microscopio | Portaobjetos Fisher Scientific Pittsburgh PA USA | 12-550-143 | para estación de preparación de moscas |
| doble cara | Scotch St. Paul MN USA | NA | para estación de preparación de moscas |
| Microscopio vertical | Olympus Shinjuku, Tokio, Japón | BX51 | para la plataforma de grabación |
| Plastalina plastilina arcilla para modelar | Van Aken North Charleston SC EE. UU | B0019QZMQQ | para la estación de preparación y para estabilizar la varilla de sujeción |
| Unidad de filtro desechable estéril de flujo rápido con membrana SFCA, 0,45 mm | Nalgene Rochester NY USA | #156-4045 | para esterilizar la solución |
| AHLName | Company | Número de catálogo | Comentarios |
| >Materiales del cartucho | |||
| 200 y micro; L punta de pipeta | VWR Radnor PA USA | 53508-810 | para hacer cartuchos de olor y preparación de moscas |
| Papel de filtro | Whatman Maidstone Kent UK | 740-E | para hacer cartuchos de olor |
| Desecador de vacío | Cole-Parmer Vernon Hills IL USA | VX-06514-30 | para vaporizar etanol solvente |
| Name | Company | Número de catálogo | Comments |
| >Odorant Materials | cis-palmitoleico fuerte> | ||
| Cayman Chemical Ann Arbor MI USA | #10009871 (CAS # 373-49-9) | Or47b odorante | |
| trans-palmitoleico | Cayman Chemical Ann Arbor MI USA | #9001798 (CAS # 10030-73-6) | Or47b odorante |
| Ethanol | Spectrum Chemical MFG. New Brunswick NJ USA | E1028-500MLGL | para diluir el ácido palmitoleico |
| Name | Company | Número de catálogo | Comments |
| Materiales de configuración del equipo | > | ||
| Odorant Cartridge Micromanipulator | Siskiyou Grants Pass OR USA | MX130R | para posicionar el software Flow |
| Vision del olfatómetro | Alicat Tuscon AZ USA | FLOWVISIONSC | software para controlar el caudal |
| Controlador de masa | Alicat Tuscon AZ USA | MC-2SLPM-D | para controlar el caudal de aire humidificado |
| Controlador de masa | Alicat Tuscon AZ USA | MC-500SCCM-D | para controlar el caudal para la estimulación de olores |
| Clampex | Molecular Devices Sunnyvale CA USA | Ver. 10.4 | software de adquisición de datos |
| Tubo de suministro de aire | Ace Glass Vineland NJ USA | 8802-936 | para suministrar aire humidificado |
| Lente de objetivo de 50X | Olympus Shinjuku, Tokio, Japón | LMPLFL50X | equipo de grabación |
| Clampfit 10 | Molecular Devices Sunnyvale, CA, EE. UU | . Ver. 10.4 | software para análisis de picos |
| Igor Pro 6 | WaveMetrics Lake Oswego OR USA | Ver. 6.37 | software para análisis de datos |
| Monitor de audio | ALA Scientific Instruments Farmingdale NY EE. UU | . NPIEXB-AUDIS-08B | Informes auditivos de picos individuales |
| Amplificador extracelular | ALA Scientific Instruments Farmingdale NY USA | NPIEXT-02F | para aumentar la amplitud de las señales eléctricas Controlador de |
| válvulas | Warner Instruments | VC-8 | para controlar la apertura de la válvula para la estimulación de olores |
| Micromanipulador de electrodos de registro | Sutter Instruments Novato CA USA | MP-285 | para posicionar el electrodo de registro Amplificador de |
| cabecera | ALA Scientific Instruments Farmingdale NY USA | EQ-16.0008 | para aumentar la amplitud de las señales eléctricas |
| Osciloscopio | Tektronix Beaverton O EE. UU. | TDS2000C | Informe visual de picos individuales |
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