בפרוטוקול זה, אנו מתארים שתי אסטרטגיות שבו זמנית לדכא שני גנים (מציאה גן כפולה) בדבורי דבש. לאחר מכן אנו מציגים כיצד להשתמש בסיומת תגובת חוטם (PER) assay כדי לחקור את ההשפעה של מציאה גן כפולה על תפיסה התעוררה אצל דבורת דבש.
מאמר שיטה
בפרוטוקול זה, אנו מתארים שתי אסטרטגיות שבו זמנית לדכא שני גנים (מציאה גן כפולה) בדבורי דבש. לאחר מכן אנו מציגים כיצד להשתמש בסיומת תגובת חוטם (PER) assay כדי לחקור את ההשפעה של מציאה גן כפולה על תפיסה התעוררה אצל דבורת דבש.
וידאו זה מדגים טכניקות חדשניות של התערבות RNA (RNAi) אשר downregulate שני גנים בו זמנית בשימוש בדבורי דבש פעמיים התקועות RNA (dsRNA) זריקות. הוא גם מציג פרוטוקול של הארכת תגובת חוטם (PER) assay למדידת בחוש טעם.
מציאה גן RNAi בתיווך היא טכניקה יעילה downregulating ביטוי יעד גן. טכניקה זו משמשת בדרך כלל למניפולצית גן יחידה, אך יש לו מגבלות לזהות אינטראקציות והשפעות משותפות בין גנים. בחלקו הראשון של הסרטון הזה, אנו מציגים שתי אסטרטגיות כדי להפיל בו זמנית שני גנים (הנקרא מציאה גן כפולה). אנחנו מראים את שתי האסטרטגיות מסוגלים לדכא ביעילות שני גנים, vitellogenin (טוב מאוד) וultraspiracle (USP), הנמצאים בלולאת משוב רגולטורים. גישת מציאה הגן הכפולה הזה יכול לשמש כדי לנתח יחסי גומלין בין הגנים ויכולה להיות מיושמת בקלות במיני חרקים שונים.
בחלקו השני של הסרטון הזה הוא הפגנה של תגובת assay הארכת חוטם (PER) בדבורי דבש לאחר הטיפול במציאת גן כפול. Assay PER הוא מבחן סטנדרטי למדידת בחוש טעם בדבורי דבש, אשר הוא מנבא מפתח עבור כמה מהר התבגרות ההתנהגות של דבורת דבש היא. בחוש טעם גדול יותר של דבורי קינון מצביע על התפתחות התנהגותית שעלתה קשורה לעתים קרובות עם גיל מוקדם יותר בתחילתו של חיפוש אחר מזון וליקוט התמחות באבקת פרחים. בנוסף, יכול להיות מיושם לכל assay לזהות מדינות המטבולית של שובע או רעב בדבורי דבש. לבסוף, לכל assay בשילוב עם זיווג גירויי ריח שונים למיזוג הדבורים גם בשימוש נרחב ללמידה ולזכרון מחקרים בדבורי דבש.
התערבות RNA (RNAi) היא השתקת RNA המבוסס לאחר תעתיק גן, אשר מתרחשת במגוון רחב של אורגניזמים אוקריוטים. התהליך של RNAi מופעל על ידי אנדוגני או אקסוגני RNA (dsRNA) מבשרי פעמיים תקועים. DsRNA מפעילה דייסר חלבון ribonuclease אשר נקשר ודבק dsRNA לרסיסים קטנים (20-25 נקודות בסיס). ואז את שברים הקטנים של מדריך dsRNA הכרה ומחשוף של mRNAs משלימה על ידי חלבוני argonaute, מרכיב הקטליטי של RNA-Induced השתקה מורכב (RISC) 1. ביונקים, dsRNAs ארוכה יותר מ -30 NT, להפעיל תגובה אנטי (תגובת אינטרפרון, IFN) שמובילה להשפלה ספציפיות של RNA תעתיקים 2. עם זאת, dsRNAs הארוך הוכיח להיות יעיל וספציפי בחרקים שכן יש חוסר של IFN זה 3.
dsRNAs ארוך היה בשימוש במשך downregulation של גני המטרה במינים חרקים שונים. דבורי דבש הם אחד Pionאורגניזמים חרקים EER שבו פונקציות של גנים רבים וחשובים בהתפתחות וההתנהגות נחשפו באמצעות dsRNA 4,5. שיטות משלוח dsRNA כמה בוצעו בדבורי דבש: האכלת dsRNA יעילות downregulates ביטוי גן המטרה בדבש זחלי דבורה 6, ואילו הזרקת dsRNA היא גישה יעילה למציאת גן בעוברי דבורת דבש ודבורים 4 מבוגרים 7,8.
השפעות מציאה הגן הוצגו על ידי יישום dsRNA לחרקים הן זמניות ומקומיות. מחקרים הראו כי שתי זריקות dsRNA בטן וזריקות dsRNA בית חזה בצורה יעילה לדכא את ביטוי גן המטרה בתאי גוף שומן בבטן של חרקים 9,10. DsRNA מוזרק לתוך חללי בטן ובית החזה ותאי שומן בגוף הם מסוגל לקחת את dsRNA מhemolymph שבו התאים הם רחצו 10. עם זאת, לא יכולים להיות ממוקדים הגנים באיברים אחרים, כגון השחלות ומוח, או על ידיזריקות בטן או בית החזה. על מנת למקד את גנים במוח דבורת דבש, הזרקת המוח של dsRNA יש גם ביצע, אשר למעשה משפיע על ביטוי גני היעד באזורים במוח מקומי 11. כאן, אנו לתעד הזרקת dsRNA בטן שהיא נפוצה יותר בדבורי דבש למבוגרים בלבד.
RNAi כבר משמש בעיקר כדי למקד את גן יחיד וכבר כלי רב עוצמה כדי לחשוף את תפקוד הגן. עם זאת, כל גן אינו מבודד מאחרים, הוא ברשתות רגולציה מורכבות. מפתח להבנת תהליך ביולוגי הוא לנתח כיצד גנים לתקשר אחד עם השני, שדורש מניפולציות בו זמניות של מספר רב של גנים ולא במציאת גן יחידה. בשורות תאי יונקים, מדענים הצליחו בגנים של שניים או שלושה בו זמנית על ידי שימוש בעיכוב אספקת מערכות 12 או עיצובים חדים רב microRNA (מירנה) 13. אבל בחרקים, knockdowns גנים מרובים עדיין לא נבדק. כאן, אנו presenאסטרטגיות שונות להזרקת t אשר יכול להשיג מציאה גן כפולה. אנחנו למקד שני גנים: vitellogenin (טוב מאוד) אשר מקודד חלבון מקדים חלמון, וultraspiracle (USP) אשר מקודד קולט משוער להורמון נעורים (JH) ועשויה לשמש כגורם שעתוק מתווך תגובות לJH 14 בדבורי דבש. VG וJH לווסת את זה בלולאת משוב 15 ומעורבים בדבש דבורים התנהגותי בתקנה 9. באמצעות מציאה הגן הכפולה, אנחנו להפריע גם מסלולי JH VG ו, ולגלות כיצד הם משפיעים על התנהגות במשותף דבש דבורים ופיזיולוגיה ואיך VG, USP וJH אינטראקציה 9.
בחוש הטעם הוא מנבא התנהגות לדבורת דבש התנהגות חברתית 16. במונחים של פיתוח, דבורים התנהגותיות קן עם בחוש טעם גבוה התנהגותית מהירה הבוגר, ובדרך כלל מספוא השלב מוקדם בחיים ומעדיפים לאסוף אבקה 16,17. למרות מ 'לתקנותechanisms העומד בבסיס תפיסה התעוררה אצלם עדיין אינו ברור, מחקרים הראו כי תפיסה התעוררה אצלם קשורה לחילוף החומרים פנימיים אנרגיה 9, פרשה הורמונלית 18,19 וbiogenetic אמין מסלולי 20. שניהם VG וJH הם רגולטורים הורמונליים חשובים תפיסה 7,21 ויסות התעוררה אצלם. במעבדה, וריאציה של תפיסה התעוררה אצלם בדבורי דבש יכולה להיות מוערכת על ידי בדיקת תגובת הארכה חוטם (PER) לסוכרוז פתרונות שונים. כל דבורה היא נבדק על ידי נגיעה גם האנטנות שלה עם טיפה של מים ואחריו סדרה עולה ריכוז של 0.1, 0.3, 1, 3, 10, 30% סוכרוז. תגובה חיובית יצוין אם דבורה משתרעת במלוא חוטמה, כאשר טיפה של מים או סוכרוז היא נגעה לכל אנטנה. בהתבסס על המספר של תגובות חיוביות לפתרונים, ניתן לקבוע את רמת בחוש טעמו של כל אדם 16. עם זאת, היישום של PER אינו מוגבל למדידה גרםתפיסת ustatory. PER הוא גם שיטה יעילה כדי לבחון את המצב מטבולי של דבורים כגון שובע לעומת רעב. את הדבורים בתגובה חזק יותר לסוכרוז הם רעבים יותר באופן כללי (וואנג וAmdam, נתונים שלא פורסמו). יתר על כן, הפרדיגמה לכל יכולה לשמש גם בלמידה ובזיכרון אסוציאטיביים בדבורי דבש. במקרה זה דבורים יוכשרו לשייך את הנוכחות של המים סוכרוז עם ריח. כאשר הדבורים ללמוד עמותה, רק הנוכחות של הריח יכולה לעורר תגובה חיובית חוטם בלי לתגמל אותם עם סוכרוז 22,23. בסרטון הזה, אנו מראים כיצד לבצע PER להעריך בחוש טעם אשר כבר מחובר עם מציאה כפולה VG וUSP במחקר קודם 9.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חלק 1: מציאה גן כפולה RNAi בתיווך
1. הסינתזה dsRNA
2. הזרקת בטן dsRNA
למציאת גן כפולה, יש שתי אסטרטגיות: 1) זריקה אחת: dsRNA שילוב של שני גנים וinjeCT התערובת, 2) שני ימי הזרקה: להזריק dsRNA הראשונה מיקוד גן אחד ביום הראשון, ולהזריק לתוך dsRNA השני את אותן הדבורים ביום השני.
הערה: ניתן לאתר השפעות על ידי מציאה כמותי RT-PCR (qRT-PCR) ומערבי סופג. באופן כללי, יעילות מציאה משתנה ותלויה בגורמים רבים. במחקר שלנו, ניתן לאתר במציאת הגן הכפולה 7 ימים לאחר זריקות בודדות וזריקות של ימים.
חלק 2: תגובת assay הארכת החוטם (PER)
1. איסוף דבורים מהכוורת
ביום 6 לאחר הזריקות, לאסוף דבורים שטופלו מהמושבה ללא שימוש מעשן. איסוף דבורים בכלובי צילינדר רשת מתכת. שמור על 3 דבורים בכל כלוב.
2. דבורי הרכבת PER
לצנן את הדבורים על 4 מעלות צלזיוס עד שהם משותקים לחלוטין. הר דבורה כל אחד בצורה אנכית לתוך צינור פלסטיק שתוכנן במיוחד לPER. שמור על הבטן בתוך הצינור על ידי מנצליםשתי חתיכות קטנות של קלטת גרם, ולשמור את הראש המבצבץ של הצינור. לשים את הצינורות על מדף עם שתי שורות עמודי פלסטיק קטנים, ולהקצות לכל צינור (דבורה) עם מספר תעודת זהות. ואז לשים את הדבורים שטופלו על המדפים לתוך אינקובטור (34 מעלות צלזיוס ולחות% 80) ולשמור אותם בחממה במשך שעה 2.
3. הכנת סדרה של פתרונות מים סוכרוז
הכן 0%, 0.1%, 0.3%, 1%, 3%, 10% ופתרונות מים סוכרוז 30% ולטעון את פתרונות למזרקים עם מחטי G 15-20.
4. PER Assay
לגעת באנטנה של הדבורה עם טיפה של פתרון 0% (מים) ואחריו 0.1%, 0.3%, 1%, 3%, 10% ופתרונות מים סוכרוז 30%. לבדוק את כל הדבורים עם מים הראשון ולאפשר משמש לפחות שתי דקות בפרק הזמן שבין כל פתרון. לכן, בדרך כלל יש לנו לפחות 20 דבורים לכל ניסוי. אם דבורה משתרעת במלוא חוטמה, תגובה חיובית נספר.
5.ניהול נתונים
לסכם את התגובות החיוביות הכולל עבור כל אחד ואחד לציון התגובה התעורר אצלם (GRS). בצע ניתוח סטטיסטי מתאים על הנתונים.
חלק 3. אימות מציאה גן
גופי שומן הם גזורים מקבוצה נוספת של דבורים שטופלו ישנים 7 ימים. הליך Trizol סטנדרטי משמש להפקת RNA, אשר מלווה DNase טיפול אני 24. VG וביטוי גני USP מנותח על ידי qRT-PCR. אקטין שני שלבים משמש כגן התייחסות מאז יש לו ביטויים יציבים ברקמות שונות של דבורי דבש. primers PCR בזמן אמת פורסם לVG וUSP גן משמש בניסוי הזה 24. הנתונים נותחו באמצעות שיטת דלתא דלתא-CT 25.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שתי יום הזרקת אסטרטגיות שניהם ההזרקה חד והקטינו VG (כיוון אחד ANOVA, p <0.001) (איור 2 א) וUSP (כיוון אחד ANOVA, p <0.001) (איור 2) באופן משמעותי את רמות תמליל בדבורי דבש שישה ימים לאחר שהוזרק dsRNA. דיכוי תמליל USP באמצעות זריקה אחת עם תערובת dsRNA וההזרקה של יומיים עם VG הראשון וUSP השני (טוב מאוד / USP) היה נמוך באופן משמעותי מההזרקה של יומיים עם USP הראשון והשנ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחקר שלנו הוא המאמץ הראשון לדפוק בו זמנית במורד שני גנים בחרקים בוגרים. התוצאות שלנו מראות כי שתי האסטרטגיות של dsRNA זריקות (זריקה אחת וזריקה של יומיים) הן יעילות לדיכוי הגן הכפול, והשתקת גנים בו זמנית של VG וUSP ניתן לבדוק 6 ימים לאחר הזריקות לתוך dsRNA דבורים 8,9. עם זאת, יעילות מציאה הגן משתנה במינים חרקים שונים בהתאם לרמת תעתיק של גן המטרה, שיעורי מחזור החלבון ויעילות ספיגה dsRNA על ידי תאים או איברים. בנוסף, ההשפעה של RNAi היא תלויה במינון. מצאנו דבורה ש...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אין לנו מה לחשוף.
המחברים מבקשים להודות לארין Fennern לסיוע לניסוי. עבודה זו מומנה על ידי מועצת המחקר של נורבגיה (180,504, 185,306 ו191,699), קרן הצדקה PEW, ומכון הלאומי להזדקנות (NIA P01 AG22500).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| GE Healthcare PCR חרוזים בצלחת 96 באר | GE Healthcare | 27-9557-01 | |
| QIAquick PCR ערכת טיהור | Qiagen | 28104 | |
| RiboMax T7 מערכת ייצור RNA | Promega | P1300 | |
| Trizol LS | Invitrogen | 10296028 | |
| כלורופורם: אלכוהול איזואמיל 24: 1 | סיגמא-אולדריץ' | C0549 | |
| איזופרופיל אלכוהול | סיגמא-אולדריץ' | I9516 | |
| המילטון מיקרו מזרק | המילטון | 80301 | |
| 30 גרם BD מחטים חד פעמיות | BD Biosciences | 305106 | |
| סוכרוז | סיגמא-אולדריץ' | 84097 | |
| 1 מ"ל מזרק | BD Biosciences | 30960 | |
| מיקרוסקופ דיסקציה סטריאו | Leica Microsystems | S6D | |
| Fine Science Tools | 26000-25 | ||
| צלחת |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה