הפרוטוקול הנוכחי מתאר את השראת האוטופגיה בגוף השומן של הזחל Drosophila melanogaster באמצעות דלדול חומרי מזון ומנתח שינויים באוטופגיה באמצעות זני זבובים טרנסגניים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
הפרוטוקול הנוכחי מתאר את השראת האוטופגיה בגוף השומן של הזחל Drosophila melanogaster באמצעות דלדול חומרי מזון ומנתח שינויים באוטופגיה באמצעות זני זבובים טרנסגניים.
אוטופגיה היא תהליך של עיכול עצמי תאי. הוא מעביר מטען לליזוזומים לפירוק בתגובה ללחצים שונים, כולל רעב. תקלה של אוטופגיה קשורה להזדקנות ומחלות אנושיות מרובות. מנגנון האוטופגיה שמור מאוד - משמרים ועד בני אדם. גוף שומן הזחל של Drosophila melanogaster, אנלוגי לכבד חולייתנים ולרקמת שומן, מספק מודל ייחודי לניטור אוטופגיה in vivo. אוטופגיה יכולה להיגרם בקלות על ידי רעב תזונתי בגוף שומן הזחל. רוב הגנים הקשורים לאוטופגיה נשמרים בדרוזופילה. פותחו זנים רבים של זבובים טרנסגניים המבטאים סמני אוטופגיה מתויגים, המאפשרים ניטור של שלבים שונים בתהליך האוטופגיה. ניתוח השבטים מאפשר השוואה קרובה של סמני אוטופגיה בתאים בעלי גנוטיפים שונים באותה פיסת רקמה. הפרוטוקול הנוכחי מפרט נהלים עבור (1) יצירת שיבוטים סומטיים בגוף שומן הזחל, (2) גרימת אוטופגיה באמצעות רעב חומצות אמינו, ו-(3) ניתוח גוף שומן הזחל, במטרה ליצור מודל לניתוח הבדלים באוטופגיה באמצעות סמן אוטופגוזום (GFP-Atg8a) וניתוח שבטים.
אוטופגיה היא תהליך "אכילה עצמית" המושרה על ידי לחצים שונים, כולל רעב חומצות אמינו1. מקרואוטופגיה (להלן אוטופגיה) היא הסוג הנחקר ביותר של אוטופגיה וממלאת תפקיד שאין לו תחליף בשמירה על הומאוסטזיס תאי2. תקלה של אוטופגיה קשורה למספר מחלות אנושיות3. בנוסף, חלק מהגנים הקשורים לאוטופגיה הם מטרות פוטנציאליות לטיפול במחלות שונות4.
אוטופגיה מוסדרת בצורה מתוחכמת ביותר5. בעת הרעב, קרומי הבידוד מבודדים חומרים ציטופלזמיים ליצירת אוטופגוזומים בעלי קרום כפול6. לאחר מכן אוטופגוזומים מתמזגים עם אנדוזומים וליזוזומים ליצירת אמפיזומים ואוטוליזוזומים. בעזרת אנזימים הידרוליטיים ליזוזומליים, התוכן הציטופלזמי שנבלע מתפרק, והחומרים המזינים ממוחזרים7.
אוטופגיה היא תהליך שימור אבולוציוני8. Drosophila melanogaster הוא מודל נהדר לחקר תהליך autophagy in vivo. רעב חומצות אמינו גורם בקלות לאוטופגיה ברקמת גוף שומן הזבובים, אנלוגיה של כבד אנושי ורקמת שומן9. פגמים באוטופגיה משבשים את דפוסי הפונקטה המובהקים של מספר חלבונים הקשורים לאוטופגיה, כגון Atg8, Atg9, Atg18, Syx17, Rab7, LAMP1 ו-p62, בין היתר10. לכן, ניתוח הדפוסים של סמני אוטופגיה אלה יסייע להבחין בהתרחשות של פגמים אוטופגיים ואת שלב אוטופגיה פגום. לדוגמה, החלבון דמוי האוביקוויטין Atg8 הוא סמן האוטופגיההנפוץ ביותר 11. ב- Drosophila melanogaster, זנים טרנסגניים עם חלבון פלואורסצנטי ירוק (GFP) המתויג Atg8a פותחו בהצלחה12. GFP-Atg8a מפוזר בציטוזול ובגרעינים בתאים המוזנים. לאחר הרעבה, GFP-Atg8a מעובד ושונה על ידי פוספטידיל-אתנולאמין (PE) ויוצר פונקטה, אשר מסמנת את קרומי הבידוד ואת האוטופגוזומים המפותחים במלואם13,14. באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי ישיר, ניתן לראות בקלות את השראת האוטופגיה כעלייה בהיווצרות GFP-Atg8 puncta15. Atg8a puncta לא ייווצר בתגובה לרעב בנוכחות פגם בהתחלת אוטופגיה. מכיוון ש-GFP-Atg8a יכול להיות מרווה-מעוכל על ידי ה-pH הנמוך באוטוליזוזומים, GFP-Atg8a puncta עשוי לעלות במספרים אם אוטופגיה נחסמת בשלבים מאוחרים16.
מכיוון שאוטופגיה רגישה מאוד לזמינות תזונתית17, הבדלים קלים בתנאי התרבית מובילים לעתים קרובות לשינויים בפנוטיפים. לכן, לאנליזה של שבטים, שיטה המנתחת תאים מוטנטיים לעומת תאי ביקורת מסוג בר באותה רקמה, יש יתרון גדול בניתוח פגמים אוטופגיים18. תוך ניצול של רקומבינציה ספציפית לאתר בתיווך FLPASE/FLPASE (FLP/FRT) בין כרומוזומים הומולוגיים, זבובים הנושאים רקמות פסיפס מיוצרים בקלות19,20. התאים מסוג פרא המקיפים את התאים המוטנטיים יוצרים בקרה פנימית מושלמת כדי למנוע הבדלים אינדיבידואליים21.
המחקר הנוכחי מתאר כיצד לגרום לאוטופגיה על ידי רעב חומצות אמינו וליצור רקמות גוף של שומן פסיפס המבטא GFP-Atg8a. פרוטוקולים אלה יכולים לשמש לניתוח הבדלים באוטופגיה בין שיבוטים מוטנטיים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. מעבר דרוזופילה והטלת ביצים
2. רעב חומצות אמינו גורם לאוטופגיה
3. דיסקציה שלישית של זחלי אינסטאר ועיבוד רקמות דגימה
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בתנאים מוזנים, החלבון דמוי האוביקוויטין המתויג GFP, GFP-Atg8a, מפוזר בתוך התאים. עם רעב, הוא יוצר פונקטה ירוקה ומתייג אוטופגוזומים. ברגע שאוטופגוזומים מתמזגים עם ליזוזומים, GFP מרוה באוטוליזוזומים החומציים, והפונקטה הירוקה נעלמת. אם אוטופגיה אינה מושרית או שההבשלה האוטופגוזומית מואצת, מספר ה-GFP puncta צפוי להיות נמוך. עם זאת, אם האיחוי בין אוטופגוזומים וליזוזומים נחסם או שה- pH של האוטוליזוזום הופך לבסיסי, המספר ו / או הגודל של GFP puncta צפוי להיות גבוה.
בפרוטוקול המוצג כאן, מערכת FLP/FRT מש...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הפרוטוקול הנוכחי מתאר את השיטות (1) ליצור זבובים הנושאים שיבוטים מוטנטיים בגופי שומן הזחל, (2) לגרום לאוטופגיה באמצעות רעב חומצות אמינו, ו-(3) לנתח את גופי השומן של הזחל. על מנת לייצר שיבוטים בהצלחה בגופי שומן הזחל, יש לבצע את השלבים הקריטיים הבאים בחריצות. (1) תזמון מדויק של שוק החום הוא קריטי מכיוון שרקומבינציה מיטוטית מתרחשת רק כאשר הרקמה עוברת מיטוזה, ו-(2) גם טמפרטורת הלם החום וגם משך הזמן קריטיים לגרימת ביטוי FLP. מומלץ אמבט מים סטנדרטי של 37 מעלות צלזיוס להלם חום של שעה אחת. בהתחשב באפשרות המוגברת למוות עוברי/זחל ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי אין ניגודי עניינים.
אנו אסירי תודה ל-THFC ול-BDSC על אספקת זני הזבובים. ד"ר טונג צ'או נתמך על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (32030027, 91754103, 92157201) וקרנות מחקר בסיסיות עבור האוניברסיטאות המרכזיות. אנו מודים למתקן הליבה של המכון למדעי החיים (LSI) על מתן השירותים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| צינור מיקרוצנטריפוגה 1.5 מ"ל | Axygen | MCT-150-C | |
| #5 מלקחיים | Dumont | RS-5015 | |
| 9 חבישות צלחת ספוט | PYREX | 7220-85 | |
| מיקרוסקופ פלואורסצנטי | Nikon | SMZ1500 | |
| גליצרול | סנגון ביוטק | A100854-0100 | |
| KCl | סנגון ביוטק | A610440-0500 | הרכב של תמיסת PBS 1x |
| KH2PO4 | Sangon Biotech | A600445-0500 | הרכב של תמיסת PBS 1x |
| מרית מעבדה | פישר | 14-375-10 | |
| מלקחיים ארוכים | R' DEER RST-14 | ||
| כיסוי מיקרוסקופ זכוכית | CITOTEST | 80340-1130 | |
| שקופיות מיקרוסקופ | CITOTEST | 80302-2104 | |
| Na2HPO4 | Sangon Biotech | A501727-0500 | הרכב של תמיסת PBS 1x |
| NaCl | Sangon Biotech | A610476-0005 | הרכב של תמיסת PBS 1x |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | 158127 | |
| צלחת פטרי | קורנינג | 430166 | |
| קמח תירס סטנדרטי / מולסה / מזון | טונג מעבדה תוצרת | ||
| מעבדה סטריאו מיקרוסקופ | ניקון | SMZ745 | |
| סוכרוז | סינופארם מגיב כימי ושות', בע"מ | ||
| מדיום הרכבה נגד דהייה של Vectashield עם DAPI | Vectorlabratory | H-1200-10 | הרכבה מומלצת בינונית |
| <חזקה>מניות זבוב | |||
| y'w* Iso FRT19A | Tong Lab's fly stocks | ||
| y'w* Mu1FRT19A/FM7, Kr GFP | מלאי הזבובים של מעבדת טונג | ||
| y'w* Mu2 FRT19A/FM7,Kr GFP | מלאי הזבובים של מעבדת טונג | ||
| hsFLP ubiRFP FRT19A; cgGal4 UAS-GFP-Atg8a | מלאי הזבובים של מעבדת טונג |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.