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Une des avancées technologiques plus transformatrices dans la compréhension de la base génétique du vieillissement était le développement de l’alimentation-basé Arni dans c. elegans1; avant l’utilisation expérimentale de l’ARNi, nombreux phénotypes du vieillissement n’étaient pas génétiquement tractable. Arni axée sur l’alimentation est assurée par la production d’ARNdb dans e. coli qui correspond à un endogène ARNm c. elegans : IPTG induit la transcription bidirectionnelle à travers l’insertion de l’ADNc de c. elegans soit ou une partie d’un cadre de lecture ouvert dans un plasmide2. Lorsque c. elegans se nourrissent intact dsRNA d’e. coli, produite par les bactéries est transporté de la lumière dans les cellules intestinales par l’intermédiaire de la protéine transmembranaire de SID-23et ensuite distribué sur le reste de l’animal par l’intermédiaire de SID-14. Dans chaque cellule, dsRNA exogène est transformé par le complexe de Dicer en siRNA, qui interagissent avec un ARNm mature par appariement de base complémentaires pour créer un nouveau duplex siARN-ARNm. Ce duplex est reconnu par le complexe RISC et clivé, donc dégradation des ARNm endogène5. Ainsi, en changeant simplement l’insert de plasmide, on peut inactiver la fonction de presque n’importe quel gène dans le génome de c. elegans . Cette découverte a mené à la création de plusieurs grandes base alimentation RNAi-collections des bibliothèques de transforment les stocks d’e. coli qui peuvent être combinés pour obtenir une couverture d’environ 86 % de connue c. elegans gènes6, 7.
Depuis l’avancement de l’ARNi axée sur l’alimentation, les écrans complets chez c. elegans ont conduit à la découverte de plus de 900 gènes qui modifient la durée de vie lorsque inactivée (comme en témoignent les associations RNAi-phénotype organisées dans WormBase), que nous appelons à titre gerogenes. Un rôle pour la majorité des gerogenes dans le contrôle de la longévité a été découvert par ARNi axée sur l’alimentation dans quelques rapports séminales (voir Figure 1 a et 1 de fichier supplémentaire pour plus de détails). Dans certains cas, ces gerogenes ont été identifiés, basée sur la mesure de la viabilité à un seul ou quelques points dans le temps, qui ne parvient pas à fournir une mesure quantifiable de la variation de la durée de vie avec le traitement de l’ARNi. Dans d’autres cas, ces gènes ont été évaluées quantitativement des changements dans la durée de vie, ainsi que des phénotypes supplémentaires liés à l’âge. Par exemple, nous avons identifié précédemment 159 gènes qui ont été nécessaires pour la durée de vie normale et une augmentation des animaux avec une diminution de signalisation de l’insuline/IGF-1 et quantifier les changements healthspan. Parmi ceux-ci, 103 inactivations gènes entraîner un phénotype progeric, que le sinistre résulte en une ou plusieurs des signes de vieillissement prématuré,8.
Alors que certains gerogenes ont été associés à des études de 100 ou plus (p. ex. 16-daf, daf-2, sir-2.1), plus de 400 gerogenes ont des citations 10 ou moins (Figure 1 bet 2 fichier supplémentaire). Ainsi, alors que les écrans de RNAi globales axée sur l’alimentation ont découvert et caractérisé superficiellement des centaines de gerogenes putatif, comment la fonction de ces gènes dans contrôle de longévité et des liens génétiques entre les produits de ces gènes restent mal a étudié. Analyse complète longitudinale pour les phénotypes liés à l’âge est une condition sine qua non pour l’identification des interactions génétiques entre gerogenes (p. ex. les interactions épistatiques, asynthetic interactions, etc.). Se faire une idée plus profonde dans les relations génétiques entre gerogenes exige une méthode quantitative de haut débit, qui s’appuie également sur les avantages de l’ARNi axée sur l’alimentation.
La mesure de substitution plus courante du vieillissement est la durée de vie. L’approche traditionnelle pour la mesure de la mortalité de c. elegans suit la mort de chaque animal dans le temps au sein d’un échantillon de population réduite. Un nombre relativement restreint d’animaux est suivi au fil du temps et périodiquement est poussé doucement avec un fil de platine ou cils, avec le mouvement comme un indicateur de la viabilité (Figure 2 a). Cette méthode a été largement utilisée, comme il fournit des mesures simples et directes de la moyenne et la durée de vie maximale. Toutefois, cette méthode traditionnelle est fastidieuse et relativement faible débit, qui limite le nombre d’animaux et les conditions qui peuvent simultanément être mesurées de façon contrôlée. Une récente étude de simulation constaté que de nombreuses études de durée de vie de c. elegans doser pas un assez grand nombre d’animaux pour pouvoir détecter les petits changements entre conditions9de façon fiable. En outre, cette méthode traditionnelle consiste à manipuler à plusieurs reprises la même cohorte d’animaux au fil du temps, qui à son tour peut introduire de contamination et peut endommager ou tuer les animaux de plus en plus fragiles, âgé.
Nous avons développé une méthodologie alternative « jeu de réplicas » pour mesurer la durée de vie de c. elegans . À cette fin, une grande population d’isogéniques, synchronisé à l’âge des animaux sont divisés en un certain nombre de petites populations (ou répliques). Des échantillons assez réplique sont générés pour couvrir chaque instant dans l’expérience prévue. Chaque point de temps d’observation, un des réplicas est orchestré pour le nombre de morts vivants et animaux censuré, puis animaux au sein de cette duplication est ignorées. Ainsi, plus la durée de vie prévue de la population dans son ensemble, une série de sous-populations indépendantes sont régulièrement échantillonnées (Figure 2 b). En utilisant des jeux de réplicas il n’y a aucune insistance répétée des animaux et aucune exposition répétée à la contamination de l’environnementale. La viabilité a observé au point unique est totalement indépendante de toute autre observation, qui minimise la manipulation et augmente le débit d’au moins un ordre de grandeur. Cela nous a permis de quantifier les changements dans la durée de vie pour des centaines de RNAi clones simultanément8,10.
Nous présentons des protocoles détaillés pour la conduite de c. elegans durée de vie du jeu de réplicas et des méthodes traditionnelles pour la notation c. elegans longévité par. Nous démontrons que des résultats similaires sont obtenus entre les méthodes. Nous avons un logiciel développé pour aider à l’analyse graphique des données de durée de vie générées par le biais de deux approches, que nous fournissons gratuitement sous licence GPL V3 (voir le tableau des matériaux). « WormLife » est écrit en R11et inclut une interface utilisateur graphique (GUI) pour le traçage des données, ce qui a été testées sur Mac OS et Linux. Enfin, nous comparer et contraster les limites de chaque méthode et mettre en évidence d’autres considérations lors du choix entre les approches pour mesurer des changements quantitatifs dans la durée de vie de c. elegans .