寄生蜂(寄生)ハチを含む多くの昆虫の天敵の主要なクラスを構成するキイロショウジョウバエ。我々は、これらの寄生虫を伝播するためのテクニックを紹介しますショウジョウバエ属。との免疫組織に与える影響を分析する方法を示していますショウジョウバエ幼虫。
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寄生蜂(寄生)ハチを含む多くの昆虫の天敵の主要なクラスを構成するキイロショウジョウバエ。我々は、これらの寄生虫を伝播するためのテクニックを紹介しますショウジョウバエ属。との免疫組織に与える影響を分析する方法を示していますショウジョウバエ幼虫。
既知の寄生蜂種の多くは、Drosophilaの幼虫期または蛹期を攻撃します。Trichopria drosophilaeは宿主の蛹期に感染しますが(図 1A-C)、Leptopilina属(図 1D, 1F, 1G)およびGanaspis属(図 1E)の雌は幼虫期を攻撃します。我々は、生物学的な軍拡競争の分子基盤を研究するために、これらの寄生蜂を利用しています。寄生蜂は生物防除剤として極めて高い価値を持っています。その多くは、宿主の生理機能や免疫を変化させる毒性因子やその他の因子を保有しています。Drosophila寄生蜂の解析により、種特異的な相互作用が自然コミュニティの遺伝的構造をどのように形成しているかについての知見が得られています。これらの研究は、宿主の免疫生理学、および調整された免疫反応がこの類の寄生者にどのように阻止されるかを理解するためのモデルとしても機能しています。
幼虫および蛹の角質層は、第一の防御線として機能します。ハチの産卵管は鋭い針状の構造をしており、宿主の血腔内へと効率的に卵を送り込みます。産卵に続き、角質層において創傷治癒反応が起こります(図 1C、矢印頭)。一部のハチは同一の宿主に2つ以上の卵を挿入することができますが、正常に発達するのは1つの卵のみです。過剰な卵や発達中の幼虫は、まだ解明されていないプロセスによって排除されます。そのため、これらのハチは単独性寄生者と呼ばれます。
ショウジョウバエの系統と寄生蜂の種類によって、蜂の卵には2つのいずれかの運命が待ち受けています。卵が被膜化されてその発育が阻止されるか(ホストが羽化;Fig. 2 左)、あるいは蜂の卵が孵化し、発育、脱皮を経て成虫に成長するか(蜂が羽化;Fig. 2 右)です。L. heterotomaは、Drosophilaに寄生する蜂の中で最もよく研究されている種の一つです。本種は「ジェネラリスト」であり、ほとんどのDrosophila種をホストとして利用できます1。L. heterotomaとL. victoriaeは姉妹種であり、被膜化反応を能動的に妨害するウイルス様粒子を産生します2。L. heterotomaとは異なり、L. boulardiはスペシャリストの寄生者であり、利用するDrosophila種の種類は比較的限られています1。L. boulardiの系統もウイルス様粒子を産生しますが3、D. melanogasterでの生存能力には大きな差があります1。一部のL. boulardi系統は、ハエのホストが卵の被膜化に成功することが多いため、D. melanogasterでの飼育が困難です1。したがって、特定の実験プロトコルにおいては、両方のパートナーに関する知識を持つことが重要です。
バリア組織(クチクラ、腸、気管)に加えて、Drosophilaの幼虫は、それぞれ血球および脂肪体による機能に由来する全身性の細胞性および液性免疫応答を有しています。L. boulardiによる産卵は、これら両方の免疫系を活性化します1,4。血球は、循環系内、分節クチクラ下の定着集団、およびリンパ腺に見られます。リンパ腺は、幼虫の背側に位置する小さな造血器官です。ローブと呼ばれる造血細胞のクラスターは、動物の前後の軸に沿って走る背側血管に沿って、分節的にペアで配置されています(図 3A)。脂肪体は、多機能な大型の器官です(図 3B)。これは、微生物や後生動物の感染に応じて抗菌ペプチドを分泌します。
ハチによる感染は免疫シグナルを活性化します(図4)4。細胞レベルでは、血球の分裂と分化が誘発されます。自己防御として、感染した動物の血腔内では凝集物およびカプセルが形成されます(図5)5,6。活性化された血球はハチの卵(またはハチの幼虫)に向かって移動し、その周囲にカプセルを形成し始めます(図5A-F)。一部の血球は凝集して結節を形成します(図5G-H)。詳細な分析により、ハチの感染によって最前方のリンパ節葉の周辺部が分散することが明らかになりました(図6C, D)。
ここでは、ハチの感染後にリンパ腺および血腔でどのような特異的な変化が起こるかを調べるため、Tollシグナル伝達経路の構成要素であるDorsalとSpätzle(図4, 5, 7)、およびその標的であるDrosomycin(図6)を用いた代表的なデータを提示します。ここで述べる解剖プロトコルにより、宿主の血リンパからハチの卵(またはハチの発達段階にある個体)を回収することも可能です(図8)。
実験のためのプロトコル全体は、4つのステップ( 図9)に分割されています。ハエの幼虫(1)の培養ハチ(2)感染の設定と解剖のために動物を調製する工程;(3)ホスト/パラサイトの構造を分離し、固定(4)免疫組織を分析する。
1。 ショウジョウバエの幼虫の培養スズメバチ
スズメバチの文化の維持は、慎重な計画が必要です。成長してハエに比べて、それはかなり労働集約的である。私たちは24℃でショウジョウバエのYW株の幼虫や蛹の実験室で私たちのハチのコロニーを維持する培養ハチは、右の段階でホストの連続的なソースを維持し、ハチを行う前に出てくるハエの "感染"バイアルをクリアすることが含まれます。ハチの性決定の半数性単為生殖の方法に従うと、それは彼らがホストに感染する前に、雌交配されていることが重要である。
2。感染を設定し、解剖のために感染した動物を準備する
開始する前に、清浄なガラスまたはプラスチック製のペトリ皿のカップル、9くぼみ、キムワイプ、蒸留水(噴霧ボトル)を持つパイレックス解剖皿を持っている、70%エタノール(噴出ボトルの中)、1X PBS(噴出ボトル)で、顕微鏡スライド、便利な小さな、きれいなへら。
3。ホスト/パラサイトの構造を分離し、固定
背景
幼虫のリンパ腺は、小さな造血器官7です。第三幼虫の齢で、リンパ腺は、その側面背脈管( 図3A、6B-C、7A-D)前方のローブの大ペアが含まれています。前葉は、さらに固有のセルプロパティを7に特殊な領域に分割されています。 3種類の細胞、プラズマ細胞、lamellocytes、結晶細胞の前駆細胞は、前葉に存在します。心膜細胞が小さく後葉から前葉を分離します。 ショウジョウバエのリンパ腺は、昆虫と哺乳類の造血8,9のモデルである。
脂肪体は、哺乳動物の肝臓機能的に似ています。体液性応答は、体脂肪、次の微生物またはハチ感染1,4,10でトリガされます。としてその結果、抗菌ペプチド遺伝子のユニークな組み合わせが活性化され、ペプチドは体液1に分泌される。体脂肪はまた、グリコーゲンやトリグリセリドの生産と貯蔵11の主要な組織である。幼虫の脂肪体は血体腔の実質的な体積を占有しますので、リンパ腺とは違って、それは見つけることは容易である。我々は今、3齢幼虫からリンパ腺と体脂肪を分析する方法について説明します。
始める前に
微細な鉗子(ピンセット)とエタノール洗浄顕微鏡スライドを必要としています。
幼虫のリンパ腺郭清
注:正しく解剖リンパ腺が背脈管( 図6B)に沿って前方のローブの1ペアと後葉の2つのセットがあります。葉は簡単に破損することができますまたは背脈管から落ちることができます。サンプルは、したがって、細心の注意を払って処理する必要があります。また、腺Hしなびるまたは契約の傾向として。静かに、その後端に臓器を矯正すると、すべての部品、細胞が十分に提示することを可能にします。これは、免疫染色のプロトコルのために特に必要がある。
フェイボディ解剖
注1:体脂肪が1つだけの細胞層があり、それはすべての細胞がスライドガラス上の同一平面上に平坦化されていることが重要である。細胞はendopolyploid可視化するのは簡単です。よく解剖体脂肪のサンプルでは、正常細胞の接触を維持する必要があり、解剖したサンプル( 図6I、J)の周囲に最小限の脂肪球を持つ必要があります。
注2:スズメバチの卵は宿主の免疫系による影響を受けません残っている場合、彼らはinitiatます。ほとんどすぐにeの開発。寄生虫(ホスト幼虫から)の初期の発達段階は解剖血体腔( 図8)から簡単にアクセスできます。寄生虫の卵や幼虫はどちら体脂肪や他の臓器に付着し、あるいは単に解剖中にスライドガラスの上にスリップ。
4。免疫組織を分析する
5。代表的な結果

図1。異なったスズメバチ種とスズメバチの卵の産卵。全ての画像は、ライカの実体顕微鏡を用いて得られた。Trichopria drosophilae女性スズメバチは Dに卵をovipositsホスト蛹。Cメラニンの観光スポットにTrichopria drosophilaeの産卵のショウジョウバエ蛹。Bの倍率は産卵部位での創傷治癒を示しています。D L.はboulardi男性。E G. xanthopoda女性。F L. victoriae女性。G L. heterotomaオス(左)とメス。

図2。ハエ/ハチの軍拡競争を示すライフサイクル。2つの結果のいずれかで産卵の結果。どちらの宿主の免疫反応は、スズメバチの開発(左)をブロックすることに成功したか、ハチは宿主の免疫respoを阻止NSEを(右)が成功した。メルクとゴービンド、1999 18日から変更されます。

図3。前の解剖に興味のある臓器を示す。全ての画像は、ライカの実体顕微鏡を用いて得られた。リンパ腺の個々の細胞でGFP(緑色)蛍光(矢印)とHML> GFPの幼虫がリンパ腺の一般的な位置を示す3齢幼虫無傷の動物インチ幼虫は、蛍光と明視野光学系で撮像された。矢印は、テキストで説明されてリンパ腺郭清プロトコルのための重要な位置を指しています。無傷のAnimの臓器の位置を示すために、脂肪体におけるGFPの発現とB のCg> GFPの幼虫アル。矢印は、テキストで説明されて脂肪体解剖プロトコルのための重要な位置を指しています。

図4。トール経路の寄生蜂の攻撃。コアコンポーネントに対する宿主免疫応答の免疫遺伝回路が示されています。 Spätzle(SPZ)は、プロテアーゼSpätzle処理酵素、SPEによって活性化される。活性化SPZはTollのリガンドとして機能します。細胞内シグナル伝達には、背側およびDIF NF-κB転写因子の活性化につながる。サボテンは、経路のIκB阻害剤としての役割を果たします。 Drosomycin、標準的なダイヤル経路の標的遺伝子の活性化は、( 図を参照してください。6I、J)GFPレポータートランスジェニックハエ系統を使用して監視することができます。

図5。 L.に対応してカプセル化でvictoriae侵入蛇> GFP-dlのショウジョウバエのホスト。 蛇の遺伝子のエンハンサーは、血液細胞13で表されます。このエンハンサーは、遺伝子にGFP-背融合タンパク質の発現を駆動する場合、背側は、カプセルと凝集体を構成するいくつかのプラズマ細胞とlamellocytesにおけるGFPの緑色蛍光を介して検出されています。すべての画像はツァイスLSM共焦点顕微鏡を用いて得られた。L.の卵パネルB. EH試料中の試料の卵エクスプレスGFP-背の後端にvictoriae。BDの Lamellocytes(白矢印)。CD高倍率は、繊維状アクチン(F-アクチン、赤色)を可視化するためにローダミン標識ファロイジンで対比されているとヘキスト33258でL.のDNA(青)。Eカプセル化された卵を可視化するL.のvictoriae。Fメラニンカプセルvictoriae。GH L. victoriae infectionは、血液細胞(プラズマ細胞とlamellocyte)凝集を誘導する。

図6。スズメバチの感染に対する免疫応答。AとBのパネルの画像はツァイスAxioはスコープを使用して得られた。 CJは、ツァイスLSM共焦点顕微鏡を用いて得られたパネルの画像。透明なクチクラを通してメラニンカプセル化されたスズメバチの卵(矢印)を示すホストの幼虫はヘキスト33258で染色したB描写三齢幼虫のリンパ節腺はすべての葉と散在して心膜細胞の細胞を明らかにする。スケールバーは100μを表しています。CJは、すべてのサンプルはヘキスト33258(ラベル核)およびローダミンファロイジン(F-アクチンにラベルを付けるために)で対比染色した。コントロール(C)とL.からCD前方リンパ腺ローブはvictoriae感染(D)MSNF9-GFP動物。ラに特有の感染動物、MSNFエンハンサーの発現において、mellocytes 14は 、核のGFPレポーターで検出されています。感染動物から分離されたEのプラズマ細胞がGFPを発現しない。これらの動物は非常にいくつか持っている場合、任意のlamellocytes。L.からの弱い核のGFPの発現とFプラズマ細胞(GFP陰性、短い矢印)と新たに分化し、より大きいlamellocytes(長い矢印) L.の血体腔からvictoriae感染MSNF9-GFP幼虫。Gフリーと集計されたプラズマ細胞とlamellocytes victoriae感染DRS-GFPの幼虫。 DRS-GFPレポーターは、いくつかのプラズマ細胞(短い矢印)ではなく、lamellocytes(長い矢印)は、感染後に活性化されています。Hカプセル化され、L.からメラニンスズメバチの幼虫の発現boulardi感染MSNF9-GFPのホスト幼虫。多数のMSNF9-GFP陽性lamelloctyesは、スズメバチの幼虫(暗い構造、太い矢印)を取り囲み、強力な核GFP発現(長い矢印)を示す。このパンエルは、以前のPLoS One 15に発表した。感染していない(I)とL.から解剖IJ脂肪体の細胞がvictoriae感染(J)DRS-GFPの幼虫。 GFPは、感染した動物の脂肪体細胞の核と細胞質である。 拡大図を表示するには、ここをクリックしてください 。

図7。 Spätzle寄生蜂感染後に発現。AJのサンプルは、DNAを可視化するためにヘキスト33258で対比染色した。すべての画像はツァイスLSM共焦点顕微鏡を用いて感染YWの幼虫から解剖AF前方のローブが得られた。サンプルは、一次抗体(AとB)を使用せずに、または抗SPZ抗体(赤、C、D、E、F)間接免疫染色のために処理し、細胞(緑色のラベルがF-アクチンにAlexaの小麦粉ファロイジンで対比。G、H、I、J)およびAlexa Fluor-ファロイジン(緑色;。感染YWの幼虫やステンド抗SPZ抗体を用いて(赤から解剖B、D、F)GJ前方のローブ。パネルH、J)EF高倍率それぞれがそれぞれCとD、GとHのサンプルの。IJ高倍率、内のサンプル。パネルは、AD、Gのスケールバーは、Hが50μmを表す。

図8。 L.の幼虫および蛹の段階heterotomaとL. boulardi。個々の段階が示されるように、幼虫または蛹のフライホストからポスト侵入を単離した。すべての画像はツァイスAxioはスコープを使用して得られた。 上段AF L. heterotomaステージ 、感染後1から6日。 下段AF後胚L. boulardiステージ 、感染後4〜12日。
図9。実験プロトコルのフローチャート。
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ショウジョウバエの寄生蜂への関心が全ゲノムを解読するための分子技術は効率的かつ低コストになると急増している。しかし、彼らの非常によく研究されたホストへの相対的な、スズメバチの生物学の多くの魅惑的な側面が不明瞭なままである。これらは、宿主範囲、免疫抑制、過寄生、および動作に関連する問題が含まれています。このプレゼンテーションの焦点は、ハエの免疫組織に感染の効果を実証することであった。ここで示した解剖技術は、RNAレベル(in situハイブリダイゼーション )で、またはマイクロアレイまたはPCR用核酸の抽出、またはタンパク質のウエスタン分析のために遺伝子発現の解析に使用することができます。フライ株の広大な様々な免疫細胞を操作し、ラベルを付けるために株式センターや個々の研究室から提供されています。フライ株の選択は、実験的な質問によって決定されます。これらの解剖技術はまた、免疫の分析のために使用することができます他のショウジョウバエ種の組織。
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利害の衝突が宣言されません。
我々はTrichopria drosophilae、トランスジェニックハエの系統の教授トニーIP、および抗Spätzle抗体の教授カール·橋本教授はトッドSchlenkeに感謝しています。我々は、このプレゼンテーションへの貢献のためにラボの現在と過去のメンバーに感謝します。 NIH(S06 GM08168、RISE 41399から009、及びG12-RR03060)、USDA(NRI / USDA CSREES 2006から03817と2009-35302-05277)およびPSC-CUNYから:この作品は、以下の補助金によって支えられている。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 材料 | タイプ | 会社 | カタログ番号 |
| 昆虫培養維持のための材料 | |||
| 酵母 | アクティブドライ | フィッシャー·サイエンティフィック | S802453 |
| 食べ物を飛ぶ | コーンミール、砂糖 | 標準的なレシピ | |
| ハニー | クローバー | オランダのゴールド | |
| バイアル | ポリプロピレンシェルバイアル(ナロー) | フィッシャー·サイエンティフィック | AS514 |
| バイアルの閉鎖 | 綿栓 | フィッシャー·サイエンティフィック | AS212 |
| バイアルの閉鎖 | バズプラグ | ジェネシー科学 | AS273 |
| 冷蔵インキュベーター | 精度815 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 3721 |
| サンプル調製のための材料 | |||
| CO 2タンク | 骨乾燥したグレード | TWスミス | UN1013 |
| へら | マイクロスパチュラ(14センチ) | フィッシャー·サイエンティフィック | 21-401-15 |
| パイレックススポット試験板 | 9よく解剖板85 mm x 100 mm幅 | トーマス科学 | 7812G17 |
| パスツールピペット | ソーダ石灰 | J&Hベルジェ | 71-5200-05 |
| 鉗子 | 様式第5位 | シグマ | T-4662 |
| エタノール | 190プルーフのUSP | フィッシャー·サイエンティフィック | 04-355-221 |
| ホルムアルデヒド | 37パーセント(w / w)の | フィッシャー·サイエンティフィック | F79-1 |
| Cy3標識二次抗体AffiniPureロバ抗ウサギIgG(H + L) | 午前1時50分励起546 nmで、発光565 nmの | ジャクソンイムノリサーチ·ラボラトリーズ株式会社 | 711-165-152 |
| 退色(N-没食子酸プロピル) | 1X PBS、50%グリセロール溶液で4μg/ mlの | MPのバイオメディカル | 10274790 |
| グリセロール | フィッシャー·サイエンティフィック | G33-1 | |
| ヘキスト33258 | 0.2μg/ mlの励起352 nmで、発光461 nmの | 分子プローブ | H-1398 |
| ローダミンファロイジン | 200単位/ ml(6.6μM)励起波長540nm、発光565nmで | 分子プローブ | R415 |
| のAlexa Fluor®488ファロイジン | 300単位/ mlの励起495nmの、発光518 nmの | 分子プローブ | A12379 |
| 使い捨て | |||
| 洗浄瓶 | Fisherbrand | フィッシャー·サイエンティフィック | 03から409-22A |
| キムワイプ | キンバリークラーク | フィッシャー·サイエンティフィック | 06-666A |
| ペーパータオル | 1プライC-フォールド | クイル | 901-7CFTB2400 |
| 顕微鏡検査 | &回り、湧き出る! | ||
| ライカ実体顕微鏡 | MZFLIII | 帝国イメージングシステムズ株式会社 | 10446208 |
| ツァイス実体顕微鏡 | STEMIの1000または2000-C | カールツァイス | 000000-1006-126 |
| 光源 - LED | グースネック照明 | フィッシャー·サイエンティフィック | 12563501 |
| ステージ | プレートと透過光ボックス | カールツァイス | 455137000 |
| ツァイスレーザー共焦点顕微鏡をスキャンする | LSM 510 | カールツァイス | |
| ツァイスの複合顕微鏡 | 直立Axioplan 2 | カールツァイス |
| スズメバチの系統 | ひずみを飛ばすの |
|---|---|
| Leptopilina victoriae 16 | YW |
| Leptopilina boulardi 17 1 | UAS-GFP-背 17 |
| Leptopilina heterotoma 2 | SerpentHemoGal4 13 |
| Leptopilina heterotoma 14 1 | MSNF9-moCherry 14 |
| Trichopria drosophilae | MSNF-GFP 15 |
| Ganaspis xanthopoda 18 | YW蛇-GAL4 UAS GFP-Dorsal/Basc 4 |
| YW。Drosomycin-GFP/CyO Y + 12 |
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