이 프로토콜의 전반적인 목표는 장쇄 사상 페로몬에 반응하는 Drosophila 후각 수용체 뉴런으로부터 단일 감각 기록을위한 낮은 휘발성의 냄새 물질을 제시하는 방법을 입증하는 것입니다.
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이 프로토콜의 전반적인 목표는 장쇄 사상 페로몬에 반응하는 Drosophila 후각 수용체 뉴런으로부터 단일 감각 기록을위한 낮은 휘발성의 냄새 물질을 제시하는 방법을 입증하는 것입니다.
곤충은 식량 구하기, 육식 동물 회피, 산란, 교미와 같이 생존에 필수적인 다양한 행동을 유도하기 위해 냄새 감각에 의존합니다. 다양한 휘발성 물질의 무수한 화학 물질이 곤충 후각 수용체 뉴런 (ORN)을 활성화시키는 천연 냄새 물질로 확인되었습니다. 그러나, 저 휘발성 냄새 물질에 대한 후각 반응을 연구하는 것은 종래의 악취 전달 방법을 사용하여 그러한 자극을 효과적으로 제공 할 수 없기 때문에 방해 받고있다. 여기서는 생체 내 Single-Sensillum Recording (SSR)을 위해 저 휘발성 취기 물질을 효과적으로 제시 할 수있는 절차에 대해 설명합니다. 냄새 소스와 표적 조직 사이의 거리를 최소화함으로써이 방법은 구토 및 교미 행동에 관여하는 ORN에 대한 효과가 입증 된 자극 페로몬 인 팔미 톨 레산 (palmitoleic acid)을 포함하여 생물학적으로 현저하지만 지금까지 접근 할 수없는 냄새 물질의 적용을 허용합니다 1 .따라서 우리의 절차는 곤충 반감 및 페로몬 커뮤니케이션에 대한 연구를 위해 저 휘발성 냄새 물질을 분석하는 새로운 방법을 제시합니다.
Drosophila ORN은 에스테르, 알콜, 케톤, 락톤, 알데히드, 테르펜, 유기산, 아민, 황 화합물, 헤테로 고리 및 방향족 화합물을 포함하여 광범위한 탄소 사슬 길이와 다양한 작용기를 가진 방대한 냄새 물질에 반응합니다 2 , 3 . 그들의 물리 화학적 특성에있어서 다양한 냄새 물질은 화합물의 증기압에 의해 현저하게 상이한 휘발성을 나타낼 수있다. 특히, Drosophila melanogaster에 대한 생물학적으로 관련된 냄새 물질은 그들의 휘발성이 엄청나게 다릅니다. 예를 들어, Ir92a ORN은 휘발성이 높은 암모니아 4 에 20 ° C에서 6,432 mmHg의 증기압으로 반응합니다. 반대로 Or67d ORNs (VA c) 남성 페로몬, CIS -vaccenyl 아세트산 5, 6에 대응 증기압은 20 ℃에서 43 mmHg로한다.
ov_content "> 낮은 휘발성의 냄새에 대한 후각 반응을 연구하는 것은 냄새가 운반기 공기 흐름을 통해 상대적으로 장거리 ( 즉, 수 센티미터)에 걸쳐 전달되는 기존의 냄새 전달 방법에서 특히 어려움이 있습니다. 예를 들어, 고 선량의 c VA에 대한 Or67d ORN의보고 된 반응은 ~ 40 7 -> 200 spikes / s 6 범위에 해당합니다. 더욱이 전통적인 전달 방법을 이용한 c VA의 효과적이지 않은 전달은 잘못된 결과에 기인 할 가능성이 높기 때문에 c VA만으로 Or67d ORNs 8 을 활성화시키는 데 충분하지 않다는 해석으로 이어진다. 근거리 악취 전달 방법 9. 따라서 impera저 휘발성의 냄새를 효과적으로 표출 할 수있는 강력한 악취 전달 시스템을 개발하려고합니다.최근에 우리는 Or47b ORN의 리간드로서 몇몇 긴 사슬 큐티 릭 지방산을 확인했다. 그들은 유형 4 Antennal Trichoid Sensillum (at4)에 있습니다. 장쇄 지방산 냄새 물질 중 Palmitoleic acid는 Or47b ORNs 1 을 활성화시킴으로써 남성 구애를 촉진시키는 최음 제지 페로몬으로서 기능한다는 것을 발견했다. 그러나, 종래의 악취 전달 방법을 사용하여 다른 연구에서, 메틸 라우 레이트가 동일한 거리 (10)로부터 제공 될 때 팔 미트 산 응답을 유발하지는 않지만 Or47b ORNs 응답을 유도하는 것으로 나타났다. VA C에 비해, 장쇄 지방산은 25 ° C 11 0.001 mmHg로는 증기압, 심지어 덜 휘발성이다. 장쇄 지방산 냄새의 본질적으로 낮은 휘발성은 안테나를 통한 효과적인 프리젠 테이션을 방해합니다.기존의 악취 전달 시스템은 위음성 결과를 설명 할 가능성이 높습니다 10 . 이러한 불일치는 저 휘발성 냄새 물질을 제시 할 때 기존의 악취 전달 시스템의 부적합 함을 강조합니다. 이것은 이전에 플라이 cuticular 냄새를 효과적으로 전달 악취 소스 및 대상 조직 (6) 사이의 근접을 요구하는 것이 도시되었다. 그들은 아마 성격 (12), (13)에 초파리에 의해 발생되는로부터의 거리를 모방, 우리는 최소한의 거리가 우리의 절차에 높은 우선 순위를 부여해야한다는 합의 동안 따라서, 완전히 생물학적 활성 페로몬의 효과를 특징입니다.
우리의 방법은 표준 전기 물리학 리그 및 기술과의 호환성을 포함하여 추가 이점을 보유합니다. 기존 장비 설치는이 프로토콜을 수용하기 위해 최소한의 수정 만 필요로하며 대부분의 SSR 단계는 사소한 조정 만 필요합니다. 이우리의 기술을 SSR 경험이있는 연구원이 쉽게 이용할 수있게합니다. 또한, 우리의 기술은 날카로운 발병 및 오프셋을 갖는 저 휘발성 냄새 물질의 제시를 허용하고, 신경 전달 반응과 자극 전달을 상관시킨다. 마지막으로, 하드웨어 레이아웃은 냄새 제거제 카트리지 간의 신속한 교환을 촉진하여 원하는 복용량 범위에서 데이터 수집을 신속하게 처리합니다.
우리는 참조 전극과 기록 전극, AHL (Adult Hemolymph-Like) 용액, 냄새 전달 카트리지 및 해당하는 감각 계의 준비를 검토합니다. 우리는 다음에 녹음을 위해 파리의 준비가 뒤따른 팔미 톨산 산 냄새 처리제의 준비에 대해 논의합니다. 우리는이 방법을 사용하여 얻은 대표 데이터를 제시하기 전에 냄새 제거제 카트리지의 위치를 기록하고 더 세밀하게 조사하기 위해 삼중 모양의 감각제를 선택하는 기준을 고려합니다. 마지막으로, 우리는이 techniq의 유용한 응용을 탐구하여 결론을 내린다.ue, 몇 가지 문제가 발생했습니다.
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1. at4 녹음을위한 하드웨어 준비
2. 배달을위한 팔 미트 톨 산성 악취 용액의 제조
참고 : Or47b ORN은 cis- 와 trans -palmitoleic acid 모두에 반응합니다. palmitoleic acid가 R에서 불안정하기 때문에T는 -20 ° C에서 저장되며 개봉시 한 달 이내에 사용됩니다. 에탄올은 팔미 톨 렌산의 용매로 사용됩니다.
3. 생체 전기 생리 학적 녹음을위한 at4 Sensilla에 즉시 접근하기위한 Drosophila 의 준비
참고 : WT 파리 (베를린)는 표준 번식 매질에서 25 ° C로 12:12의 명암주기에서 양육됩니다. eclosion시, 파리는 10 개의 그룹으로 성별로 구분되며, 따라서 그룹은 7d 시대까지 그룹으로 수용됩니다. 암컷과 수컷 모두에서 or47b ORN이 팔미 톨 레산에 반응한다. 단순화를 위해, 현재의 연구에서 수컷 파리 만 시험 하였다.
4. Palmitoleic Acid에 대한 at4 Trichoids의 or47b ORN으로부터의 at4 Sensillum 활성의 기록
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우리의 기술은 성공적으로 palmitoleic acid의 시스 ( 그림 5B ) 이성질체 대 트랜스 ( 그림 5A )의 상대적인 효능을 결정하는 데 적용되었습니다. 우리의 대표적인 데이터는 trans -palmitoleic acid가 cis isoform과 비교했을 때 Or47b ORN에 대해보다 효과적인 리간드임을 입증합니다 ( 그림 5C ). 각 파리에서 단일 신경 세포가 기록되었으며, 용량 곡선 당 12 개의 파리가 기록되어 총 24 마리의 파리가 관찰되었다. 집단 데이터는 3 회의 독립적 인 반복 실험으로부터 얻어졌으며 각각 8 개의 파리가 기록되었다. 오류 막대는 sem
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여기에서 우리는 or47b ORNs의 palmitoleic acid에 대한 반응을 강력하게 유도하고 기록 할 수있는 절차를 설명했다. 우리는 불충분 한 페로몬 냄새 전달 문제를 해결하기 위해 전통적인 장거리 냄새 전달 방법 2 , 7 , 10 을 변경했습니다. 우리는 냄새 제거제 카트리지를 통해 화합물을 전달함으로써 냄새 제거제의 낮은 휘발성 문제를 해결했는데,이 개구부는 조리개의 밀리미터 내에 위치합니다. 각 향기 카트리지의 일관된 구조와 배치를 고려할 때,이 프로토콜은 접근 할 수없는 냄새 물질을 재생산 가능한 방식으로 제시하는 효과적인 방법으로 나타납니다.
여기에 설명 된 근거리 악취 제시 절차는 기존 악취 전달 방법과 관련하여 중요합니다. 그것은 다른 l을 스크리닝하는 것을 포함하여 다양한 미래의 응용을...
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저자는 공개 할 것이 없습니다.
사진과 함께 도움을 주신 샘플 Trace와 Tin Ki Tsang의 도움으로 Ye Zhang에게 감사드립니다. 이 작품은 Ray Thomas Edwards Foundation Early Career Award와 C.-YS 및 NIH 교부금 (R01DC009597 및 R01DK092640)에 대한 NIH 교부금 (R01DC015519)에 의해 JWW에 지원되었습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Prep 설정 및 기타 재료 | |||
| 피펫 풀러 기기 | Sutter Instruments Novato CA USA | P97 | 피펫 풀러 |
| 보로실리케이트 유리 모세 | World Precision Instruments Sarasota FL USA | 1B100F-4 | 홀딩 로드 |
| 알루미노실리케이트 유리 모세관 제작 | Sutter Instruments Novato CA USA | AF100-64-10 | 전극 Superfrost |
| Microscope Slides | Fisher Scientific Pittsburgh PA USA | 12-550-143 | 플라이 준비 스테이션용 |
| 영구 양면 테이프 | Scotch St. Paul MN USA | NA | 준비 스테이션용 |
| 직립 현미경 | Olympus Shinjuku Tokyo Japan | BX51 | 기록 리그 |
| Plastalina 모델링 점토 | Van Aken North Charleston SC USA | B0019QZMQQ | 준비 스테이션 및 홀딩 로드 안정화 |
| SFCA 멤브레인이 있는 Rapid-Flow Sterile Disposable Filter Unit, 0.45 mm | Nalgene Rochester NY USA# | 156-4045 | AHL 용액을 살균하기 위해 |
| Name | Company | 카탈로그 번호 | 코멘트 |
| 카트리지 재료 | |||
| 200 &마이크로; L 피펫 팁 | VWR Radnor PA USA | 53508-810 | 냄새 카트리지 및 플라이 준비 |
| 필터 페이퍼 | Whatman Maidstone Kent UK | 740-E | 냄새 카트리지 제작 |
| 진공 탈착기 | Cole-Parmer Vernon Hills IL USA | VX-06514-30 | 에탄올 용매를 기화시키기 위해 |
| Name | Company | 카탈로그 번호 | 코멘트 |
| Odorant Materials | |||
| cis-palmitoleic acid | Cayman Chemical Ann Arbor MI USA# | 10009871 (CAS # 373-49-9) | Or47b odorant |
| trans-palmitoleic acid | Cayman Chemical Ann Arbor MI USA# | 9001798 (CAS # 10030-73-6) | Or47b 냄새 에 |
| 탄올 | 스펙트럼 화학 MFG. New Brunswick NJ USA | E1028-500MLGL | 을 사용하여 팔미톨레산을 희석합니다 |
| Name | 회사 | 카탈로그 번호 | Comments |
| Rig Setup Materials | |||
| Odorant 카트리지 Micromanipulator | Siskiyou Grants Pass OR USA | MX130R | position the olfactometer |
| Flow Vision software | Alicat Tuscon AZ USA | FLOWVISIONSC | 소프트웨어는 유량을 제어합니다 |
| 질량 컨트롤러 | Alicat Tuscon AZ USA | MC-2SLPM-D | 는 가습 공기의 유량을 제어합니다 |
| 질량 컨트롤러 | Alicat Tuscon AZ USA | MC-500SCCM-D | 는 냄새 자극을 위한 유량을 제어합니다 |
| Clampex | Molecular Devices Sunnyvale CA USA | Ver. 10.4 | 데이터 수집 소프트웨어 |
| Air delivery tube | Ace Glass Vineland NJ USA | 8802-936 | 가습 공기를 전달하기 위해 |
| 50X 대물 렌즈 | Olympus Shinjuku Tokyo Japan | LMPLFL50X | 레코딩 리그 |
| Clampfit 10 | Molecular Devices Sunnyvale CA USA | Ver. 스파이 | 크 분석을 위한 소프트웨어 |
| Igor Pro 6 | WaveMetrics Lake Oswego OR USA | Ver. 데이터 | 분석용 소프트웨어 |
| 오디오 모니터 | ALA Scientific Instruments Farmingdale NY USA | NPIEXB-AUDIS-08B | 개별 스파이크를 청각적으로 보고합니다 |
| 외 증폭기 | ALA Scientific Instruments Farmingdale NY USA | NPIEXT-02F | 를 사용하여 전기 신호의 진폭을 증가시킵니다 |
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