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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
우리는 해부, 고정, 스테로이드 호르몬 생합성과 규제 메커니즘을 연구하는 초파리 유충과 성인 여성의 steroidogenic 장기의 면역 염색을위한 프로토콜을 설명합니다. steroidogenic 기관뿐만 아니라, 우리는 배아 줄기 세포로 steroidogenic 기관의 신경 분포뿐만 아니라 steroidogenic 표적 세포를 시각화.
다세포 생물에있어서, 세포의 작은 그룹은 성장과 재생에 대한 조직 반응을 유도하는 그들의 생물학적 활성의 특수한 기능을 부여한다. 곤충, 애벌레 prothoracic 글 랜드 (PG) 및 ecdysteroids라는 주요 스테로이드 호르몬 생합성에있는 성인 여성의 난소 플레이 필수적인 역할. 이러한 기관은 ecdysteroidogenic 생합성 타이밍 큐 환경에 의해 영향을 받는다되는 신경계에서 신경 지배된다. 여기에서 우리는 스테로이드 호르몬 생합성과 규제 메커니즘을 연구하기위한 적절한 모델 시스템을 제공 초파리 melanogaster의를 비행 ecdysteroidogenic 기관과 유충에서의 대화 형 기관과 과일의 성인을 시각화하는 프로토콜을 설명합니다. 숙련 된 해부은 우리가 뇌, 복부 신경 코드 및 다른 조직을 포함하여 ecdysteroidogenic 기관의 위치와 그들의 상호 작용하는 기관을 유지할 수 있습니다. 로모그래퍼 면역 염색ecdysteroidogenic 효소에 대한 ntibodies는 조직 - 특이 적 프로모터에 의해 구동 형질 전환 형광 단백질과 함께 ecdysteroidogenic 세포를 레이블을 사용할 수 있습니다. 또한, ecdysteroidogenic 기관의 신경 밀도는 특정 항체 또는 신경의 여러 유형에 GAL4 드라이버의 집합으로 분류 될 수있다. 따라서 ecdysteroidogenic 기관과 신경 세포의 연결은 면역 염색 및 형질 전환 기술에 의해 동시에 시각화 할 수 있습니다. 마지막으로, 우리는 누구의 증식과 유지 보수 ecdysteroids에 의해 제어되는 배아 줄기 세포를 시각화하는 방법에 대해 설명합니다. 이 방법은 스테로이드 호르몬 생합성과 신경 규제 메커니즘의 포괄적 인 이해에 기여한다.
다세포 생물에서는 세포의 그룹은 몸 전체에 필수적인 그들의 생체 활동의 전문 기능을 부여한다. 자신의 임무를 완수하기 위해 각 조직이나 기관의 기능과 관련된 유전자의 일련의 표현과 발전의 맥락에서 자신의 활동을 조율하기 위해 다른 조직과 통신한다. 이러한 전문적인 세포 기능과 간 장기 상호 작용을 특성화하기 위해, 우리는 다른 종류의 세포가 다세포 구조에서 그대로 유지되고 함께 세포의 그룹을 지정해야합니다.
이러한 전문 기관의 한 예는 많은 생합성 효소가 활성화 스테로이드 호르몬 1 콜레스테롤에서 변환 단계를 중재 steroidogenic 기관이다. 이러한 효소 유전자의 대부분은 기관 steroidogenic 구체적으로 표현되고, 생합성 경로 단단히 체액 입력 및 신경 입력을 통해 다수의 외부 자극에 의해 조절된다. 일단합성 스테로이드 호르몬은 체액으로 분비되는 유전자 (2)의 다양한 종류의 발현을 조절하기위한 여러 조직 및 기관을 대상으로한다. 따라서, 스테로이드 호르몬의 작용은 항상성, 성장 및 재생을 유지하기 위해 전신 반응을 유도한다.
스테로이드 호르몬 생합성 기능 및 스테로이드 호르몬의다면 발현 성 행동을 조사, 노랑 초파리은 적합한 모델 시스템으로 사용할 수있다. 애벌레 단계 동안, 곤충 스테로이드 호르몬, ecdysteroid가, 전문 내분비 기관에서 생합성되는 것은 prothoracic 글 랜드 (PG)을 3이라고합니다. PG에서, 여러 ecdysteroidogenic 효소 특히 적절한 발달 단계 4에서 탈피하고 변태 제어하는 에크 디손로 콜레스테롤로부터 여러 전환 단계를 촉매. 따라서 ecdysteroid 역가 동적 변화 규제환경 단서에 따라 많은 신호 전달 경로에 의해. 한편, 성인 단계에서 ecdysteroid은 재생, 수면, 메모리 및 수명 5, 6, 7, 8을 포함하여 생리에 중요한 역할을한다. 이는 적극적 ecdysteroid oogenesis 6, 7, 8, 9, 10, 11의 진행을 조절 난소 생합성하는 것으로 알려져있다. 최근 우리는 배아 줄기 세포 (GSC를)의 개수가 정합에 응답 ecdysteroid 성 펩티드 및 시그널링에 의해 영향을받는 것으로보고 (12)를 자극했다.
D.의 강력한 도구가 잘 주석 게놈 정보를 포함 유전학 및 세포 생물학을, melanogaster의 이진 유전자발현 시스템 및 유전자의 RNAi 기술은 PG 및 난소 13, 14, 15 생합성을 ecdysteroid 필수적인 유전자를 식별 할 수있게했다. ecdysteroidogenic 유전자가 식별되면, 이러한 유전자 및 유전자 산물의 동적 지역화의 전사 조절은 생합성 경로 (16)에 조사 될 수있다. 이를 위해, 정량적 역전사 - 중합 효소 연쇄 반응은 동일계 하이브리드 화 및 면역 조직 RNA 분석을 실시한다. 이러한 기술의 적용은 어려운 과제를 포함하고; PG 또는 난소의 정교한 해부. 특히, 초파리의 PG는 다른 곤충에 비해 상대적으로 작은 (예 : 누에와 타격 비행은), 그래서 하나는 과일의 중요한 기술이 샘플링 해부 비행 연습을 할 필요가있다. 또한, 두 ecdysteroidogenic 기관은 신경 분포를받을중추 신경계 (CNS) 17, 18, 19, 20 S. 따라서, 정확한 해부학 적 분석을 위해 상기 장기 ecdysteroidogenic은 CNS 및 다른 기관들은 신경 연결을 방해하지 함께 그대로 유지한다.
여기에서 우리는 해부와 D의 steroidogenic 기관의 시각화를위한 프로토콜을 제공합니다. melanogaster의. 해부 기술을 배우는 것은이 실험에 대한 중요한 출발점이 될 것입니다. 또한, 하나는 성공적으로 여러 항체 및 GAL4 드라이버 라인으로 steroidogenic 기관뿐만 아니라 상호 작용하는 기관에 레이블을 지정할 수 있습니다. 이러한 기술, 재료 및 유전학을 활용, 하나는 스테로이드 호르몬 생합성의 포괄적 인 메커니즘을 연구 할 수 있습니다.
참고 : 프로토콜의 전체 구조는 그림 1과 같다.
1. 애벌레 링 선의 해부 (RG)
참고 : D에서. cyclorrhaphous 파리목에 속하는 melanogaster의는 상기 PG는 복합 내분비 장기 링 마개 (RG,도 2D)라는 조건. PG는 수술 (후술하는) 다른 유형의 세포로부터 분리하는 것이 실행할 수 없게되기 때문에, 실제 타겟 절개하여 그대로 손상 RG를 분리하는 것이다.
2. 난소의 해부에 성인 여성
우리는 steroidogenic 기관 및 D. melanogaster의 유충과 성인 여성에서의 대화 형 장기를 시각화하기 위해 위의 프로토콜을 사용했다. 프로토콜의 전체 구조는 그림 1과 같다.
PG (도 2D), 뇌보다 더 작고 더 투명하고, 뇌 (도 2A 및 3A-C-E)의 전방 - 등쪽 측에 위치하고 포함 RG. PG 셀 라벨을 여러 그룹 ecdysteroidogenic 효소에 대한 항체의 다양한 형태를 생성 한 (즉, 버 랜드 (23), 측판 (20), 팬텀 25, 25 맞추기 및 26 그림자 Spookier 24). 그 중에서도, 안티 덮개 (SRO) 항체가 안정적으로 면역 염색하여 PG 라벨을 위해 사용된다 (도 2c,도 2e 및도 3c). 또는, binarY 유전자 발현 시스템, GAL4 / UAS 시스템 (27)은 PG 세포 형광 단백질 유전자를 발현하는데 사용될 수있다. ecdysteroidogenic 유전자 팬텀 (PHM)의 프로모터의 분석을 통해, PG - 특이 적 프로모터는 PG 28 단독 유전자 발현을 유도 할 수있다. 따라서, PG 세포 특이 PHM-GAL4 번호 22 (도 3D)의 제어하에 GFP 또는 RFP 발현에 의해 시각화 될 수있다.
PG 뇌의 신경 연결 시각화 뉴런의 그룹은 다양한 드라이버와 GAL4 항체 (도 2C, 2E, 3D 및 3E)의 제어하에 mCD8 :: GFP로 표지 될 수있다. GAL4 라인 컬렉션의 FlyLight 데이터베이스는 라벨 뉴런 (29)에 최적화되어 있습니다. 그 중 GMR45C06-GAL4는 신경 세포 (그림 2C와 E를) PG는-돌출 된 레이블. 메신저항 GFP 항체로 GFP FPRL1- 발현 유충 munostaining은 GFP 신호를 높이는 데 효과적이다. 또한, TRH-GAL4은> mCD8는 :: GFP 유충은 세로토닌 신경이 프로젝트에뿐만 아니라 PG뿐만 아니라 proventriculus (PV, 곤충 foregut)과 인두 근육 (PM) (그림 3D 및에 stomatogastric 신경계를 보여 E) (20, 30). 따라서, RG, 뇌 및 필렛 해부 동안 다른 주변 조직 (도 3)의 위치를 유지하는 것이 중요하다.
성인 여성에서 난소 ecdysteroid는 GSC 증식, 낭종의 분화, 계란 챔버의 성장 및 스트레스 반응 11 oogenesis의 여러 측면에 영향을 미친다. PG 마찬가지로, 난소 ecdysteroidogenic 효소는 31 (12) 상술 한 특정 항체로 가시화된다.하류에있는 이벤트 행위 ecdysteroids 같이 GSC를 germarium의 수는 우리의 초점 (도 4)이다. germarium 여러 세포 유형의 조립이지만, GSC를 두 GSC 마커 항체 1B1 D 및 E-cadherin의 32 면역 염색에 의해 규정된다. 난소의 신경 분포를 시각화하기 위해, 난소 뇌, VNC, 창자, 자르기, 자궁 및 spermatheca (그림 5)와 함께 해부한다. 뉴런 nSyb-GAL4, 범 신경 드라이버 (도 5b 및 D)의 제어하에 mCD8 : GFP에 의해 가시화된다. 난소, 자궁, 및 창자 주위 근육 염료 공액 팔로이 딘으로 염색된다.

그림 1 : 프로토콜의 전체 계획. 두 가지 해부 방법은 APPLIC 있습니다실험의 목적에 따라, 그리고 성인 여성을 애벌레 할 수. 장착 방법은 시료 상태에 따라 고 안된다. 고정, 염색, 및 이미징 기술은 모든 샘플에 기본적으로 공통입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2 : PG 및 PG-투사 신경 세포의 시각화. (A 및 B) 야생형 3 차 령 유충의 뇌 링 선 (RG) 착체. (B)에서, PG는 점선으로 설명된다. 뇌와 RG 사이의 필라멘트 구조는 기관이다. (C - E)를 PG의 신경 분포는 mCD8으로 가시화 ::FlyLight 컬렉션 GMR45C06-GAL4에 의해 구동 GFP. PG 및 GFP 양성 신경 세포를 각각 안티 SRO 항체 (마젠타) 및 항 GFP 항체 (녹색)로 표지 하였다. 형광 이미지는 조직의 윤곽을 지정 투과광 화상에 병합된다. (D)에서, 상기 PG는 코퍼스 allata (CA) 및 코퍼스에 cardiaca (CC)가 도시되어있다. PG 투 뉴런 10X 대물 렌즈 (C)와 저전력 이미지보다 40X 대물 렌즈 (E 중 화살표)와 고출력 이미지에서 더 두드러진다. 스케일 바 = 100 μm의. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3 : PG, 태양 광,에 Stomatogastric 신경계 투영합니다 ND는 PM. (A 및 B) 야생형 3 차 령 유충의 필렛 해부. PG, 뇌 (BR)의 위치는 복부 신경 코드 (VNC), 아이 디스크 (ED), 날개 디스크 (WD), 인두 근육 (PM) 및 proventriculus (PV)는 그대로 유지됩니다. (C)가 PG 독점적 항 SRO 항체 (마젠타)로 표지 하였다. (D)이 PG가 PHM-GAL4 번호 (22)에 의해 구동 turboRFP로 표지 하였다. 세로토닌 신경 세포는 항 5HT 항체 (녹색)으로 표시했다. (E)를 stomatogastric 신경계 TRH-GAL4 구동 mCD8 :: GFP 가시화 하였다. 세로토닌 신경 세포는 PG의 PM 및 PV (화살표)로 예상된다. 배율 = 100 μm의 바. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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그림 4 : 한 개, 두 개 또는 세 개의 GSC를 함유 야생 타입 파리의 Germaria. (A) 여성 생식 기관의 개요. 난소는 달걀 챔버 문자열 16-20 ovarioles 구성된다. GSC를이있는 germarium는 각 ovariole의 선단이다. (B - D) 1, 2 또는 3 GSC를이 야생형 암컷의 각 germarium (흰색 점선 원)에 있습니다. GSC를는 spectrosome (화살표)에서 발생한 구면 구조 및 fusome라고도 멤브레인 골격 구조 라벨 1B1 항체 (녹색)로 염색된다. 셀 경계 안티 D의 E-cadherin의 항체 (마젠타) 가시화된다. 스케일 바는 10 μm의 =. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.
우리는 해부, 고정, 스테로이드 호르몬 생합성과 규제 메커니즘을 연구하는 초파리 유충과 성인 여성의 steroidogenic 장기의 면역 염색을위한 프로토콜을 설명합니다. steroidogenic 기관뿐만 아니라, 우리는 배아 줄기 세포로 steroidogenic 기관의 신경 분포뿐만 아니라 steroidogenic 표적 세포를 시각화.
우리는이 작품에 대한 자신의 기술 지원 레이코 키세 및 Tomotsune Ameku 감사합니다. 우리는 또한 케이 이토, 올가 알렉시앙코, 아키코 고토 마사유키 미우라, 블루밍턴 초파리 증권 센터, 교토 증권 센터 (DGRC)과 주식 및 시약의 발달 연구 하이 브리 도마 은행에 감사하고 있습니다. 이 작품은 JSPS KAKENHI 허가 번호 16K20945, 나이토 재단, 그리고 이노우에 과학 연구 상에서 YSN 보조금에 의해 지원되었다; 및 문부 과학성 KAKENHI 허가 번호 16H04792에서 RN에 그랜트.
| egg collection | |||
| tissue culture dish (55 mm) | AS ONE | 1-8549-02 | 포도 주스 한천 플레이트 |
| 회수 컵 | HIKARI KAGAKU | ||
| 효모 페이스트 | 동양 건조 효모, 도쿄 | ||
| 100% 포도 주스 | Welch Food Inc. | ||
| 사육용 유충 | |||
| small 바이알 (12ml, 40회; 23.5 mm, PS) | SARSTEDT | 58.487 | |
| 일회용 루프 | AS ONE | 6-488-01 | |
| 표준 플라이 식품 | Blooington 주식 센터의 웹 사이트에서 우리를 recipi. | ||
| <강>해부강> | |||
| 해부 현미경 | Carl Zeiss | Stemi 2000-C | |
| 해부 현미경 | Leica | S8 AP0 | |
| 조직 배양 접시(35 x 10mm, 미처리) | IWAKI | 1000-035 | |
| Sylgard | TORAY | 코팅 실리콘 내부 접시 | |
| 테루모 바늘(27G, 0.40 x 19mm) | TERUMO | NN-2719S | 조직 겸자를 "칼" |
| , Inox, # 5 | Dumont, Switzerland | ||
| 곤충 핀 (직경 0.18 mm) | 시가 브랜드 | 필레 해부 | |
| 마이크로 가위 | NATSUME SEISAKUSHO CO LTD. | MB-50-10 | |
| <강력>고정강력> | |||
| 초순수 | 머크 밀리포어 | ||
| 인산염 완충 식염수(PBS) | |||
| 포름알데히드 | Nacalai 테스크 | 16222-65 | |
| 파라포름알데히드 | Nacalai 테스크 | 02890-45 | |
| Triton-X100 | Nacalai tesque | 35501-15 | |
| microtubes (1.5 ml) | INA OPTIKA | CF-0150 | |
| Incubation | |||
| As one swist mixer TM-300 (rocker) | As one | TM-300 | |
| rocker Bovine Serum Albumin | SIGMA | 9048-46-8 | |
| primary antibody | |||
| anti-Sro (기니피그), 1:1000 | |||
| anti-GFP (토끼), 1:1000 | Molecular Probes | A6455 | Shimada-Niwa ans Niwa, 2014 |
| anti-GFP (mouse mAb, GF200), 1:100 | Nakarai tesque | 04363-66 | |
| anti-5HT (rabbit), 1:500 | SIGMA | S5545 | |
| anti-Hts 1B1 (mouse) | Developmental Studies Hybridoma Bank (DSHB) | 1B1 | |
| anti-DE-cadherin (rat), 1:20 | DSHB | DCAD2 | |
| anti-nc82 (mouse), 1:50 | DSHB | nc82 | |
| secondary 항체 | |||
| goat anti-Rabbit IgG (H+L) 2차 항체, Alexa Fluor 488 conjugate | Life Technologies | A-11008 | |
| Goat anti-Mouse IgG (H+L) 2차 항체, Alexa Fluor 488 conjugate | Life Technologies | A-11001 | |
| Goat anti-Rat IgG (H+L) 2차 항체, Alexa Fluor 546 conjugate | Life Technologies | A-11081 | |
| Goat anti-Guinea Pig IgG (H+L) 2차 항체, Alexa Fluor 555 conjugate | Life Technologies | A-21435 | |
| Alexa Fluor 546 dye-conjugated phalloidin | Life 기술 | A-22283 | |
| <강력>장착 시약강력> | |||
| 마이크로 슬라이드 유리 | Matsunami Glass Ind.,Ltd. | SS7213 | |
| 사각 현미경 커버 유리 | Matsunami Glass Ind., Ltd. | C218181 | |
| FluorSave 시약 (마운팅 시약) | Calbiochem | 345789 | |
| Transfer pipette 1 ml (일회용 스포이드) | WATSON | 5660-222-1S | |
| imaging | |||
| LSM700 레이저 스캐닝 현미경 시스템 | Carl Zeiss | inverted Axio Observer. Z1 SP 왼쪽 | |
| image processing | |||
| LSM700 ZEN | Carl Zeiss | 64비트 Microsoft Windows7 운영 체제 | |
| ImageJ | |||
| Fly stocks | |||
| . GMR45C06-갈4 | 블루밍턴 초파리 주식 센터에서. (#46260) | ||
| UAS– GFP; UAS– mCD8::도쿄 | 대학의 K. Ito로부터의 | GFP선물. | |
| w[1118] | |||
| w; 팬텀-GAL4#22/UAS-turboRFP | |||
| w; UAS-mCD8::GFP; TRH-GAL4 | 는 | Ref29, Alekseyenko, O.V, Lee, C. & 크라비츠, E.A.(2010) | |
| w; UAS-mCD8::GFP | 블루밍턴 초파리 주식 센터에서. (#32188) | ||
| yw;; nSyb-GAL4 | 블루밍턴 초파리 주식 센터에서. (#51941) |