Articolo metodologico

drosofila Optogenetica: un metodo per manipolare i circuiti neuronali

30 aprile 2023

In questo articolo

Abstract

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Fonte: de Vries, S. E., Clandinin, T. Stimolazione optogenetica del comportamento di fuga in Drosophila melanogaster. J. Vis. Exp. (2013).

L'optogenetica consente l'uso della luce per manipolare neuroni geneticamente modificati per esprimere opsine specifiche, proteine sensibili alla luce la cui attivazione della luce innesca un cambiamento nello stato del neurone. Qui descriviamo un approccio optogenetico in Drosophila utilizzando l'opsina Channelrhodopsin2. Il protocollo di esempio presenta un set di test di optogenetica per studiare i circuiti neuronali dietro il comportamento di fuga della mosca.

Protocollo

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Questo protocollo è un estratto da de Vries e Clandinin, Stimolazione optogenetica del comportamento di fuga in Drosophila melanogaster, J. Vis. Exp.(2013).

1. Genera mosche Channelrhodopsin

  1. Cross UAS-ChR2 vola con il driver Gal4 di tua scelta, usiamo G105-Gal4, che è espresso nei neuroni Foma-1 nel lobo ottico.
  2. Per eliminare la possibilità di una risposta visiva alla stimolazione della luce blu, entrambe le linee di mosca sono in uno sfondo w+norpA.
  3. Risultato finale: w+norpA; G105-Gal4/UAS-CHR2 +
  4. Dopo che le mosche adulte si sono avvicinate, somministrare alle femmine selezionate cibo fresco, integrato con 10 μM di all-trans-retinale (un cofattore necessario per ChR2) e protetto dalla luce, per 3 giorni prima di eseguire il test comportamentale.

2. Prepara 10 μM di Mangime Potenziato All-trans-retinal

  1. Sciogliere 100 mg di all-trans-retinal in 17,6 ml di etanolo al 95% per ottenere 20 mM di retinal. Mantenere all-trans-retinal protetto dalla luce in ogni momento.
  2. Sciogliere il cibo standard per mosche di farina di mais nel microonde e lasciare raffreddare fino a quando non è caldo al tatto.
  3. Mescolare 50 μl di 20 mM all-trans-retinal in fiale da 10 ml di cibo per mosche.
  4. Lasciare raffreddare le fiale e conservarle al riparo dalla luce.

3. Attrezzatura

  1. Puntali per pipette: i puntali per pipette standard da 1.000 μl vengono tagliati vicino al puntale, creando un diametro dei pori di ~2,25 mm.
  2. Piattaforma (vedi Figura 1).
    1. Una base in Delrin, 17 cm X 25 cm, è stata costruita con fori filettati ad ogni angolo per adattarsi ai connettori del tubo del refrigerante da 1/4" NPT.
    2. Un supporto verticale, realizzato in Delrin, è fissato al centro della base. Le dimensioni complessive sono 25 mm X 40 mm X 65 mm (larghezza X profondità X altezza). Una scanalatura larga 10 mm corre per tutta la lunghezza del supporto, con una vite a testa zigrinata nella parte inferiore. Alla parte superiore del supporto è fissata una piattaforma, 25 mm X 40 mm X 10 mm, con un foro di 3,5 mm di diametro allineato con la scanalatura nel supporto.
  3. Array di LED (vedi Figura 1).
    1. Quattro bracci del tubo del refrigerante, lunghi ~18 cm, sono fissati alla base della piattaforma utilizzando il connettore del tubo del refrigerante. Il tubo flessibile del refrigerante viene utilizzato solo come supporto strutturale e non viene utilizzato per scopi di raffreddamento.
    2. Scanalature adeguatamente distanziate vengono tagliate nel pezzo finale del tubo del refrigerante di ciascun braccio per fissare un dissipatore di calore all'estremità di ciascun braccio.
    3. Un LED blu Rebel Tri-Stars è montato su ciascun dissipatore di calore utilizzando nastro adesivo termico pretagliato. Su ogni Tri-Star è apposta una lente Carclo 18° Tri-Lens.
    4. I LED Tri-Star sono collegati ai driver CC BuckPuck e a un alimentatore come specificato. Abbiamo organizzato il nostro set-up con ogni BuckPuck che alimenta due Tri-Stars in serie.
    5. L'illuminazione di tutti e quattro i LED Tri-Star a 700 mA ha prodotto un irraggiamento di 713 W/m2 sulla nostra piattaforma.
  4. Fotocamera: la fotocamera è montata su un piccolo treppiede e messa a fuoco sulla parte superiore della piattaforma.

4. Saggio comportamentale

  1. Anestetizzare brevemente le mosche sul ghiaccio.
  2. Posizionare le singole mosche nei puntali delle pipette, usando del nastro adesivo per chiudere entrambe le estremità del puntale.
  3. Dopo che le mosche si sono svegliate e stanno esplorando attivamente la punta della pipetta, rimuovere il nastro adesivo e posizionare una pipetta nella scanalatura del supporto verticale. La vite a testa zigrinata viene utilizzata per fissare il puntale della pipetta in posizione e per chiudere la parte inferiore del puntale.
  4. Mentre la mosca esplora la punta della pipetta (in genere 30 - 60 secondi), avviare la registrazione della telecamera appena prima che la mosca emerga dalla punta sulla piattaforma.
  5. Dopo che la mosca è emersa sulla piattaforma, attendere 1-2 secondi e accendere i LED blu. Usa un timer per misurare manualmente il tempo prima che la mosca inizi il volo.

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Risultati

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Figura 1: Configurazione sperimentale che mostra la piattaforma con il supporto verticale e i quattro bracci del tubo del refrigerante che sostengono i dissipatori di calore con array di LED fissati su di essi. (A) L'impostazione in condizioni di illuminazione ambientale. (B) La configurazione quando i LED sono accesi. (C) Una vista ravvicinata di un LED Tri-Star sul dis...

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Reagente
All-trans RetinalAdvance Scientific Chemical IncR3041
attrezzatura
Dissipatore di calore 9,2 c/wLuxeonstarLPD30-30B30 mm quadrati X 30 mm di altezza
Carclo 18° Tri-LensLuxeonstarCodice 10507
LED Blue Rebel su base Tri-StarLuxeonstarMR-B0030-20T470 nm, 174 lm @ 700 mA.
Driver CC BuckPuck da 700 mALuxeonstar3021-D-E-700
Cablaggio per driver BuckPuckLuxeonstar3021-HE
Nastro adesivo termico pretagliatoLuxeonstarLXT-S-12Base esagonale da 20 mm
Tubo flessibile del refrigerante Snap-Loc, ID 1/4"McMaster-CarrCodice: 5307K49
Connettore del tubo flessibile del refrigerante Snap-LocMcMaster-CarrCodice: 5307K391/4" NPT maschio
Alimentatore CC programmabile in modalità di commutazione da laboratorioPrecisione BKAnno 1698
Fotocamera ExilimCasioEX-FH20

Ristampe e permessi

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Drosophila OptogeneticsChannelrhodopsin 2Neuronal CircuitsEscape BehaviorAll trans retinalBlue LED LightOptogenetic StimulationVisual StimulusFly Food PreparationBehavioral Response

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