מטרת הפרוטוקול היא להקל על ניתוח פונקציונלי של אינטראקציות בין פרזיטואידים למארח ב-Asobara japonica וב-Drosophila melanogaster. באמצעות שיטות גידול אופטימליות, בדיקת זיהום בביצת ביצים יחידה, והפלת גנים בתיווך RNAi.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
מטרת הפרוטוקול היא להקל על ניתוח פונקציונלי של אינטראקציות בין פרזיטואידים למארח ב-Asobara japonica וב-Drosophila melanogaster. באמצעות שיטות גידול אופטימליות, בדיקת זיהום בביצת ביצים יחידה, והפלת גנים בתיווך RNAi.
טפילים הוא אינטראקציה ביולוגית שבה אורגניזם אחד מנצל את גופו או משאביו של אורגניזם אחר (המארח), וגורם לנזק משמעותי או מוות למארח. מבין בעלי החיים הטפיליים, צרעות טפיליות הן אחת השושלות העשירות ביותר במינים, ומהוות כמעט 20% מכלל מיני החרקים. במיוחד, צרעות אנדופרזיטואידיות מטיפות ביציות ישירות לגוף המארח ומשמשות מגוון רחב של גורמי ארס כדי לשלוט בהתפתחות המארח, במערכת החיסון ובפיזיולוגיה. בתגובה למתקפת צרעות, המארחים מנסים לחסל ביצי פרזיטואידים באמצעות מנגנוני חיסון מולדים. עם זאת, המנגנונים המולקולריים והתאיים שבאמצעותם רכיבי הארס הבודדים מווסתים את ביולוגיית המארח ומקדמים פרזיטיזם מוצלח עדיין אינם מובנים היטב. כאן אנו מתארים פרוטוקול מעבדה סטנדרטי לגידול צרעת האנדופרזיטואיד Asobara japonica והמארח שלה Drosophila melanogaster. זנים פרתנוגנטיים ומיניים של A. japonica זמינים, והזן הפרתנוגנטי מציג שיעור הצלחה גבוה בטפילים, מה שמאפשר שמירה יציבה על מלאי המעבדה לניתוח גנום ובדיקות טפיל. בדיקת זיהום בביצת ביצים אחת ושיטת הפלת גנים מבוססת RNA דו-גדילי אופטימיזציה לניתוח פונקציונלי של גני ארס. יחד, פרוטוקולים אלו מספקים מסגרת ניסויית מעשית לפירוק המנגנונים המולקולריים העומדים בבסיס אינטראקציות בין פרזיטואידים למארח, ויסייעו במחקר עתידי בביולוגיה התפתחותית, אימונולוגיה ופיזיולוגיה.
טפילים הוא אורח חיים שבו אורגניזם אחד מנצל את משאבי התזונה של אורגניזם אחר והוא נפוץ בין טקסונים. ההערכה היא שעד מחצית מכל האורגניזמים הידועים מציגים טפילים במחזור החייםשלהם 1. מבין הטפילים, צרעות טפיליות הן קבוצה מגוונת במיוחד, ומהוות כ-20% מכלל החרקים2. הם מנצלים מגוון רחב של מארחי פרוקי-רגליים, כגון חרקים, עכבישים וקרדיות, ומפגינים גיוון מרשים בהיסטוריית חייהםובאסטרטגיות הטפיל שלהם. תכונות אלו הופכות את צרעות הטפיל לאחת מקבוצות החרקים המצליחות ביותר מבחינה אבולוציונית ואקולוגית.
אינטראקציות בין פרזיטואידים למארחיהם נחקרו בהרחבה כמערכות מודל של "מרוצי חימוש" אבולוציוניים. במיוחד, צרעות אנדופרזיטואידיות מפעילות מגוון רחב של גורמים, כולל ארסים, וירוסים סימביוטיים וטרטוציטים 4,5. גורמים אלו משפיעים על הפיזיולוגיה וההתפתחות של המארח, ובכך מבטיחים התפתחות מוצלחת בתוך המארח. למרות ההתקדמות הזו, המנגנונים המולקולריים שמאחורי הטפיל נותרו מובנים היטב ברוב מיני הטפילים. מגבלה עיקרית אחת היא גודל הגוף הקטן שלהם, מה שמקשה על זיהוי רכיבי הארס הביוכימיים. בנוסף, מאתגר טכנית לשמור על פרזיטואידים ומארחיהם בשלבי התפתחות מסונכרנים בתנאי מעבדה.
התקדמות אחרונה בריצוף הדור הבא ובטכנולוגיות אומיקס נוספות מאפשרת כיום ניתוחים כלל-גנומיים גם במינים פרזיטואידים קטנים מאוד. גישות אלו פתחו דרכים חדשות לחקר מנגנונים מולקולריים שבעבר לא היו נגישים, ומאפשרות לחקור אינטראקציות בין פרזיטואידים למארח ברזולוציה חסרת תקדים. בהקשר זה, המעבדה שלנו מתמקדת ב-Asobara japonica Belokobylskij (הימנופטרה: Braconidae), מין שזוהה במקור ביפן 6,7,8. A. japonica כוללת זן פרתנוגנטי תליטוקוס, שבו הנקבות מייצרות צאצאים ללא הזדווגות. תכונה זו מאפשרת לנו לאסוף כמויות משמעותיות של DNA גנומי אחיד גנטית לצורך ריצוף גנומי מלא9. בנוסף, מין זה מטפיל מגוון רחב של מיני דרוזופילה, כולל האורגניזם המודל D. melanogaster, שמציע יתרונות ניסיוניים משמעותיים בזכות תנאי הגידול המבוססים היטב ושלבי ההתפתחות המוגדרים במדויק, המאפשרים בדיקות זיהום שחזוריות ושליטה מדויקת בהתפתחות הפרזיטואידים.
במהלך הטפיל של A. japonica, נקבת צרעה מזריקה ארס יחד עם ביצה אחת לזחל זבוב, שבתוכה צמח זחל צרעה לצד המארח שלו. ראוי לציין כי A. japonica מציג שיעור הצלחה גבוה בפרזיטיזם אצל המארח D. melanogaster, מה שהופך את זוג הטפיל-מארח הזה למודל ניסיוני חזק. כאן, אנו מתארים פרוטוקולים לגידול יציב, בדיקת זיהום ביצית אחת, ושיטת הפלת גנים מבוססת RNA דו-גדילי (dsRNA) ב-A. japonica. פרוטוקולים אלו מספקים מסגרת אמינה לפירוק מנגנונים מולקולריים העומדים בבסיס אינטראקציות בין טפילים למארח.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
סקירה סכמטית של שיטת הגידול הסינכרון של D. melanogaster ו-A. japonica מוצגת באיור 1.
1. גידול זבוב הפרי המארח Drosophila melanogaster במעבדה
2. גידול צרעת האנדופרזיטואיד Asobara japonica במעבדה
3. מבחן זיהום עם ביוץ יחיד
4. יצירת צרעות RNAi (RNAi) באמצעות הזרקת dsRNA
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הזנים הא-מיניים והמיניים של Asobara japonica
A. japonica נפוצה ברחבי יפן. זנים פרתנוגנטיים תליטוקוס דומיננטיים באיים המרכזיים, בעוד שזנים מיניים ארנוטוקוס נמצאים באיים הסובטרופיים, כולל איי אמאמי-אושימה ואיריאומוטה-ג'ימה 8,12. בזנים מיניים, הזכרים יוצאים מוקדם יותר מהנקבות בכמה ימים, כך שמועד ההעברה של הבוגרים מובחן ביניהם. פרתנוגנזה תליטוקוס ב-A. japonica נגרמת על ידי זיהום בוו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
במחקר זה הקמנו פלטפורמה ניסויית רב-שימושית לחקר אינטראקציות בין פרזיטואידים למארח ברמה המולקולרית. על ידי אופטימיזציה של תנאי גידול, בדיקת זיהום עם ביוץ יחיד ופרוטוקול RNAi, אנו מספקים מערכת איתנה למחקרים פונקציונליים של גורמים שמקורם בפרזיטואידים. פלטפורמה זו תסייע במחקרים עתידיים שמטרתם לחשוף את המנגנונים שבאמצעותם צרעות טפיליות מפעילות את התפתחות המארח, וייתכן שגם תתרום לפיתוח אסטרטגיות ביולוגיות להדברת מזיקים.
זן ה-TK הנגוע בוולבאצ'יה של A. ja...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אין לנו ניגוד עניינים שיש לחשוף.
המחברים רוצים להודות לקנאטה טאצ'יבנה, שיון קודו, טושיה מקינו, שנטה יורימוטו, שוג'י שיגנובו, אקיקו קוואמורה, ארי פוג'ינוקי ומסאקו אידה על הסיוע הטכני. אנו מודים גם לכל שאר החברים במעבדה שלנו.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 50 mL tube | Greiner Bio-One | 210261 | Infection assay |
| 1 mL syringe | TERUMO | SS-01T | dsRNA injection |
| Agar | Daisin, Ltd. | P-700 | Rearing |
| Asnol Petri Dish φ40×13.5mm | As One Corporation | 1-8549-01 | Infection assay |
| Asnol Petri Dish φ55×17mm | As One Corporation | 1-8549-02 | dsRNA injection |
| Blue dye (Erioglaucine disodium salt) | Sigma-Aldrich Co. Llc. | 861146-25G | dsRNA injection |
| Butyl p-Hydroxybenzoate | Nacalai Tesque, Inc. | 06327-15 | Rearing |
| CO2 pressure regulator | YAMATOSANGYO | YR-507F-2 | Infection assay |
| Confocal laser scanning microscope | Zeiss | LSM700 | Image analysis |
| Corn meal | Sunny Maize Co., Ltd. | No.4M | Rearing |
| DAPI | Thermo Fisher Scientific Inc. | PI62247 | Nuclei staining, 1:10000 |
| Deionized water | Millipore Inc. | ZLXEV030WW | Infection assay |
| Dual-Stage Glass Micropipette Puller | Narishige | PC-10 | dsRNA injection |
| Fiji | NA | https://fiji.sc | Image analysis |
| Filter paper | Advantec | ITEM 526 | Rearing |
| Fly food vial | Chiyoda Science Co., Ltd. | KFB-3M | Rearing |
| Fly food vial plug | Chiyoda Science Co., Ltd. | AS-275 | Rearing |
| Forceps | Dumont Biologie | 11252-20 | Dissection |
| Freezer, -20 °C | Nihon Freezer | GS-3120HC | Sample storage |
| Freezer, -80 °C | Nihon Freezer | CLN-52UD2 | Sample storage |
| Glass slides | Matsunami Glass Ind., Ltd | S7213 | Infection assay |
| Glucose | Showa Sangyo Co., Ltd. | Not availavle | Rearing |
| KOD Plus Neo | Toyobo | KOD-401 | dsRNA synthesis |
| Incubator | Panasonic | MIR-254-PJ | Rearing |
| Ligation high Ver.2 | Toyobo | LGK-201 | dsRNA synthesis |
| Micropipette Grinder | Narishige | EG-401 | dsRNA injection |
| Mineral oil | Nacalai Tesque, Inc. | 23306-84 | dsRNA injection |
| Nanoject III | Drummond Scientific Company | 3-000-207 | dsRNA injection |
| Nanoject Glass Capillaries | Drummond Scientific Company | 3-000-203-G/X | dsRNA injection |
| pBluescript KS (+) plasmid | Not availavle | Not availavle | dsRNA synthesis |
| pBluescript SK (-) plasmid | Not availavle | Not availavle | dsRNA synthesis |
| PrimeScript reverse Transcriptase | Takara | 2680A | dsRNA synthesis |
| Propionic acid | Nacalai Tesque, Inc. | 29018-55 | Rearing |
| PROWIPE | Daio Paper Corporation | 2-2624-02 | Infection assay, dsRNA injection. |
| ReverTra Ace qPCR RT Master Mix with gDNA Remover | Toyobo | FSQ-301 | qRT-PCR |
| RNAiso Plus reagent | Takara | 9108 | qRT-PCR |
| Small vial (Test tube 12 mL) | Sarstedt | REF 58.487 | Infection assay |
| Small vial plug | Chiyoda Science Co., ltd. | QD-S4 | Infection assay |
| Spatula | As One Corporation | 6-522-02 | Rearing |
| Square petri dish | Eiken Chemical Co., Ltd. | 64-2192-55, AW2000 | dsRNA injection |
| Stereomicroscope | Leica Microsystems | lvesta3 (C-Mount) | Infection assay |
| Stereomicroscope | Nikon Solutions Co., Ltd. | SMZ1000 | dsRNA injection |
| T7 RiboMAX Express RNAi System | Promega | P1700 | dsRNA synthesis |
| Thermal Cycler Dice Real Time System | Takara | TP815 | qRT-PCR |
| Thermal Cycler GeneAtlas | Astel | G02 | dsRNA synthesis, qRT-PCR |
| THUNDERBIRD SYBR qPCR Mix | Toyobo | QPS-201 | qRT-PCR |
| TissueLyser II | Qiagen | Not availavle | qRT-PCR |
| Vitamin C, L-Ascorbic Acid | Nacalai Tesque, Inc. | 03420-65 | Rearing |
| Welch's grape 100 juice | Asahi Soft drinks Co., Ltd. | 32390 | Infection assay |
| Yeast | Asahi Group Foods, Ltd. | HB-P02 | Rearing |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.