Orologi circadiani aiutano gli organismi ad adattarsi ai cambiamenti ambientali periodici generati dalla rotazione della terra 24 h. I cicli di feedback trascrizionale traslazionale interbloccata comunemente sono alla base di macchine molecolari della orologi circadiani attraverso specie1. Il circuito di stimolatore cardiaco circadiano composto contenente orologio neuroni integra time-of-day informazioni veicolate dagli stimoli ambientali, come luce/buio (LD) e cicli di temperatura, di orchestrare i ritmi di una pletora di quotidiano fisiologico e processi comportamentali2,3. Il coordinamento dei ritmi molecolari con un neurone ingressi e uscite è di fondamentale importanza per il funzionamento del circuito circadiano ma resti solo parzialmente capiti.
In Drosophila, il nucleo dell'orologio molecolare, l'eterodimero/ciclo di CLOCK (CLK/CYC) attiva la trascrizione di periodo (a) e senza tempo (tim). TIM e PER formare un complesso ed entrare nel nucleo, dove inibiscono l'attività trascrizionale di CLK/CYC e di conseguenza la propria trascrizione. Post-trascrizionali e post-traduzionali regolamenti causano ritardi tra CLK/CYC-mediata trascrizione e repressione di PER / TIM, garantendo la generazione di circa 24-h oscillazioni molecolari1,3,4 . Circa 150 neuroni contenenti questi orologi molecolari forma un circuito per controllare il comportamento circadiano di adulto Vola5. Un molto più semplice ma completamente funzionale circadiano circuito composto da 3 gruppi di neuroni orologio - 5 neuroni laterale ventrale (LNvs; 4 PDF-positivi LNvs e un PDF-negativi LNv, vedi sotto), 2 dorsali del neurone 1s (DN1s) e 2 dorsale del neurone 2s (DN2s) - è presente nel larvale cervello6,7.
Il semplice circuito circadiano larvale offre un eccellente modello per studiare le interazioni tra la comunicazione inter-neuronale e l'orologio molecolare. Utilizzando il nostro reporter fluorescente recente sviluppato PER-TDT, che imita i livelli di PER proteina e la sua posizione subcellulare, abbiamo cercato di caratterizzare la dinamica del movimento a orologeria molecolare nei sottogruppi di neurone differenti dell'orologio nel circuito circadiano larvale 8. Inoltre, conoscendo il ruolo chiave del fattore di dispersione del pigmento di neuropeptide (PDF) prodotto da 4 LNvs nel regolare i ritmi circadiani a livello neuronale9,10,11, abbiamo voluto esaminare il diretto effetto di PDF sugli orologi molecolari. A tal fine, abbiamo sviluppato un metodo per monitorare l'espressione genica circadiana ritmi nel cervello larvale explant di più giorni mediante microscopia confocale a time-lapse. Il protocollo è stato anche adattato per i dosaggi farmacologici testare l'effetto di PDF o altri composti sul livello di PER-TDT. Così, l'adattamento è costituito da rendendo accessibile all'applicazione di droga la cultura di espianto del cervello, aumentando la risoluzione temporale e imaging per una durata più breve.
Ex vivo cultura del cervello di Drosophila di diversi stadi di sviluppo sono stati stabiliti in precedenza12,13,14,15,16,17 ,18. Considerando che questi protocolli sono stati utilizzati per l'imaging di vari fenomeni biologici, alcuni di loro non sono compatibili con formazione immagine a risoluzione di singole cellule o non supportano la cultura per più di alcune ore. Metodi alternativi per eseguire imaging dal vivo a lungo termine dei neuroni circadiani in Drosophila includono bioluminescenza imaging molecolare ritmi19,20,21 e imaging di fluorescenza indicatore di calcio con foglio leggero microscopia22,23. Anche se imaging bioluminescenza può raggiungere la più alta risoluzione temporale e microscopia foglio leggero può essere adattabile per l'imaging in vivo , essi hanno limitati la risoluzione spaziale e richiedono sistemi di microscopia specializzati.
Il metodo qui descritto è su misura per visualizzare segnali fluorescenti nella cultura intero cervello a cella singola risoluzione di più giorni. Questo metodo facile e versatile può essere adattato ai cervelli volare adulto immagine coltivata e per gli esperimenti farmacologici studiare diversi problemi in neurobiologia della drosofila .