방법 논문

초파리 광유전학: 신경 회로를 조작하는 방법

2023년 4월 30일

이 논문에서

초록

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출처: de Vries, S. E., Clandinin, T. Drosophila melanogaster에서 탈출 행동의 광유전학적 자극. J. Vis. 특급 (2013).

광유전학은 빛을 사용하여 특정 옵신(optins)을 발현하도록 유전자 조작된 뉴런(neuron)을 조작할 수 있도록 합니다. 여기에서는 옵신 Channelrhodopsin2를 사용하는 초파리의 광유전학적 접근법을 설명합니다. 예제 프로토콜은 파리의 탈출 행동 뒤에 있는 신경 회로를 연구하기 위한 광유전학 분석 세트를 특징으로 합니다.

프로토콜

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이 프로토콜은 de Vries and Clandinin, Optogenetic Stimulation of Escape Behavior in Drosophila melanogaster, J. Vis. Exp.(2013).

1. Channelrhodopsin 파리 생성

  1. Cross UAS-ChR2는 선택한 Gal4 드라이버와 함께 비행하며, 시신경의 Foma-1 뉴런에서 발현되는 G105-Gal4를 사용합니다.
  2. 청색광 자극에 대한 시각적 반응 가능성을 없애기 위해, 두 플라이 라인은 모두 w+norpA 배경에 있습니다.
  3. 최종 결과: w+norpA; G105-갈4/UAS-ChR2 +
  4. 성충 파리가 가까이 다가간 후, 행동 분석을 수행하기 전에 3일 동안 10μM all-trans-retinal(ChR2에 필요한 보조 인자)을 보충하고 빛으로부터 보호한 신선한 음식을 선택된 암컷에게 먹입니다.

2. 10μM All-trans-retinal 강화 식품 만들기

  1. 100mg의 올 트랜스 레티날을 95% 에탄올 17.6ml에 용해시켜 20mM 망막을 만듭니다. 모든 경망막을 항상 빛으로부터 보호하십시오.
  2. 표준 옥수수 가루 플라이 푸드를 전자레인지에 녹이고 만졌을 때 따뜻해질 때까지 식히십시오.
  3. 50μl의 20mM all-trans-retinal을 10ml의 파리 음식 바이알에 혼합합니다.
  4. 바이알을 식히고 빛으로부터 보호하십시오.

3. 장비

  1. 피펫 팁: 표준 1,000 μl 피펫 팁은 팁 근처에서 절단되어 ~2.25 mm의 공극 직경을 생성합니다.
  2. 플랫폼(그림 1 참조).
    1. 17cm X 25cm의 Delrin 베이스는 1/4" NPT 냉각수 호스 커넥터에 맞도록 각 모서리에 나사 구멍이 있어 제작되었습니다.
    2. Delrin으로 만든 수직 홀더가 받침대 중앙에 부착됩니다. 전체 치수는 25mm X 40mm X 65mm(너비 X 깊이 X 높이)입니다. 10mm 너비의 홈이 홀더의 길이를 따라 흐르며 바닥에는 나비 나사가 있습니다. 플랫폼은 25mm X 40mm X 10mm의 홀더 상단에 부착되며 직경 3.5mm의 구멍이 홀더의 홈과 정렬됩니다.
  3. LED 어레이(그림 1).
    1. ~18cm 길이의 냉각수 호스 암 4개가 냉각수 호스 커넥터를 사용하여 플랫폼 베이스에 부착됩니다. 냉각수 호스는 구조적 지지대로만 사용되며 냉각 목적으로는 사용되지 않습니다.
    2. 각 암의 끝에 방열판을 부착하기 위해 각 암의 냉각수 호스의 마지막 부분에 적절한 간격의 홈을 절단합니다.
    3. 파란색 LED Rebel Tri-Stars는 미리 절단된 열 접착 테이프를 사용하여 각 방열판에 장착됩니다. Carclo 18° 트라이 렌즈가 각 트라이 스타에 부착되어 있습니다.
    4. LED Tri-Stars는 지정된 대로 BuckPuck DC 드라이버와 전원 공급 장치에 연결됩니다. 우리는 각 BuckPuck이 시리즈로 두 개의 Tri-Stars에 전원을 공급하도록 설정을 준비했습니다.
    5. 700mA에서 4개의 LED Tri-Star의 조명은 모두 플랫폼에서 713W/m2의 방사 조도를 산출했습니다.
  4. 카메라: 카메라는 작은 삼각대에 장착되고 플랫폼 상단에 초점이 맞춰집니다.

4. 행동 분석

  1. 얼음 위에서 파리를 잠시 마취합니다.
  2. 테이프를 사용하여 팁의 양쪽 끝을 닫아 피펫 팁에 개별 파리를 놓습니다.
  3. 파리가 깨어나 피펫 팁을 적극적으로 탐색한 후 테이프를 제거하고 수직 홀더의 홈에 피펫을 놓습니다. 나비 나사는 피펫 팁을 제자리에 고정하고 팁 바닥을 닫는 데 사용됩니다.
  4. 파리가 피펫 팁을 탐색하면서(일반적으로 30 - 60초) 파리가 피펫 끝에서 플랫폼으로 나오기 직전에 카메라 녹화를 시작합니다.
  5. 파리가 플랫폼에 나타난 후 1-2초 동안 기다렸다가 파란색 LED를 켭니다. 타이머를 사용하여 파리가 비행을 시작할 때까지의 시간을 수동으로 측정합니다.

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결과

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그림 1: 수직 홀더가 있는 플랫폼과 LED 어레이가 부착된 방열판을 고정하는 4개의 냉각수 호스 암을 보여주는 실험 설정. (A) 주변 조명에서의 설정. (B) LED가 켜질 때의 설정. (C) 방열판의 Tri-Star LED 클로즈업 보기. (D) 트라이 렌즈가 부착된 Tri-Star의 클로즈업. (E) 벅퍽 드라이버와 LED 회로의 개략도. (F) BuckPuck 및 LED 회로의 회로도. 이 그림의 더 큰 버전을 ...

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
시약
올 트랜스 망막어드밴스 사이언티픽 케미컬 IncR3041
설비
방열판 9.2 C/W럭시온스타LPD30-30B30mm 사각 X 높이 30mm
Carclo 18° 트라이 렌즈럭시온스타10507
Tri-Star 베이스의 Blue Rebel LED럭시온스타씨-B0030-20T470nm, 174lm @ 700mA.
700mA 벅퍽 DC 구동기럭시온스타3021-D-E-700
BuckPuck 드라이버용 배선 하니스럭시온스타3021-HE
사전 절단된 열 접착 테이프럭시온스타LXT-S-1220mm 육각 베이스
Snap-Loc 냉각수 호스, 1/4" ID맥마스터-카5307K49
Snap-Loc 냉각수 호스 커넥터맥마스터-카5307K391/4" NPT 남성
실험실 등급 스위칭 모드 프로그래밍 가능한 DC 전원 공급 장치BK 정밀도1698
Exilim 카메라카시오EX-FH20
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