Name: 클라미도모나스 라인하르티이에서의 광행동 관찰 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-05-06T15:00:00.000+00:00
Duration: 3 min 54 s
Description: 학습하세요 Chlamydomonas reinhardtii에서 광유도 행동 변화를 관찰하는 광축성 및 광충격 반응 분석 방법을. LED 조명과 현미경을 활용한 이 기술은 섬모 운동성과 광생물학 연구에 활용됩니다.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

이 연구는 일본 과학 진흥 협회 KAKENHI (https://www.jsps.go.jp/english/index.html)에서 NU (19K23758, 21K06295), TH (16H06556) 및 KW (19H03242, 20K21420, 21H00420), Ohsumi Frontier Science Foundation (https://www.ofsf.or.jp/en/)에서 KW로, 그리고 인간, 환경 및 재료 (http://alliance.tagen.tohoku.ac.jp/english/)를 NU, TH 및 KW로 연결하는 개방형 혁신을위한 동적 동맹에서 보조금으로 지원되었습니다.

<ol><li>Demmig-Adams, B., Adams, W. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoprotection+and+other+responses+of+plants+to+high+light+stress%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Reviews+Plant+Physiology+and+Plant+Molecular+Biology%22%5BJournal%5D)">Photoprotection and other responses of plants to high light stress.</a> Annual Reviews Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 43, 599-626 (1992).</li>
<li>Wada, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chloroplast+movement%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Science%22%5BJournal%5D)">Chloroplast movement.</a> Plant Science. 210, 177-182 (2013).</li>
<li>Sgarbossa, A., Checcucci, G., Lenci, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoreception+and+photomovements+of+microorganisms%5BTitle%5D)+AND+%22Photochemical+%26+Photobiological+Sciences%22%5BJournal%5D)">Photoreception and photomovements of microorganisms.</a> Photochemical & Photobiological Sciences. 1 (7), 459-467 (2002).</li>
<li>Ueki, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eyespot-dependent+determination+of+the+phototactic+sign+in+Chlamydomonas+reinhardtii%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Eyespot-dependent determination of the phototactic sign in Chlamydomonas reinhardtii.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (19), 5299-5304 (2016).</li>
<li>Foster, K. W., Smyth, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light+antennas+in+phototactic+algae%5BTitle%5D)+AND+%22Microbiological+Reviews%22%5BJournal%5D)">Light antennas in phototactic algae.</a> Microbiological Reviews. 44 (4), 572-630 (1980).</li>
<li>Nagel, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Channelrhodopsin-1%3A+a+light-gated+proton+channel+in+green+algae%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Channelrhodopsin-1: a light-gated proton channel in green algae.</a> Science. 296 (5577), 2395-2398 (2002).</li>
<li>Nagel, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Channelrhodopsin-2%2C+a+directly+light-gated+cation-selective+membrane+channel%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Channelrhodopsin-2, a directly light-gated cation-selective membrane channel.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 100 (24), 13940-13945 (2003).</li>
<li>Sineshchekov, O. A., Jung, K. -H., Spudich, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two+rhodopsins+mediate+phototaxis+to+low-+and+high-intensity+light+in+Chlamydomonas+reinhardtii%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Two rhodopsins mediate phototaxis to low- and high-intensity light in Chlamydomonas reinhardtii.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99 (13), 8689-8694 (2002).</li>
<li>Suzuki, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Archaeal-type+rhodopsins+in+Chlamydomonas%3A+model+structure+and+intracellular+localization%5BTitle%5D)+AND+%22Biochemical+and+Biophysical+Research+Communications%22%5BJournal%5D)">Archaeal-type rhodopsins in Chlamydomonas: model structure and intracellular localization.</a> Biochemical and Biophysical Research Communications. 301 (3), 711-717 (2003).</li>
<li>Berthold, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Channelrhodopsin-1+initiates+phototaxis+and+photophobic+responses+in+Chlamydomonas+by+immediate+light-induced+depolarization%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Cell%22%5BJournal%5D)">Channelrhodopsin-1 initiates phototaxis and photophobic responses in Chlamydomonas by immediate light-induced depolarization.</a> Plant Cell. 20 (6), 1665-1677 (2008).</li>
<li>Deisseroth, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Next-generation+optical+technologies+for+illuminating+genetically+targeted+brain+circuits%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Next-generation optical technologies for illuminating genetically targeted brain circuits.</a> Journal of Neuroscience. 26 (41), 10380-10386 (2006).</li>
<li>Wakabayashi, K., Isu, A., Ueki, N. Channelrhodopsin-dependent photo-behavioral responses in the unicellular green alga Chlamydomonas reinhardtii. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWakabayashi%2C+K+%22Optogenetics+%28Advances+in+Experimental+Medicine+and+Biology%29%2C+2nd+ed%22">Optogenetics (Advances in Experimental Medicine and Biology), 2nd ed</a>. , Springer. 21-33 (2021).</li>
<li>Rüffer, U., Nultsch, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flagellar+photoresponses+of+Chlamydomonas+cells+held+on+micropipettes%3A+II.+Change+in+flagellar+beat+pattern%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Motility+and+the+Cytoskeleton%22%5BJournal%5D)">Flagellar photoresponses of Chlamydomonas cells held on micropipettes: II. Change in flagellar beat pattern.</a> Cell Motility and the Cytoskeleton. 18 (4), 269-278 (1991).</li>
<li>Kamiya, R., Hasegawa, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intrinsic+difference+in+beat+frequency+between+the+two+flagella+of+Chlamydomonas+reinhardtii%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Cell+Research%22%5BJournal%5D)">Intrinsic difference in beat frequency between the two flagella of Chlamydomonas reinhardtii.</a> Experimental Cell Research. 173, 299-304 (1987).</li>
<li>Kamiya, R., Witman, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Submicromolar+levels+of+calcium+control+the+balance+of+beating+between+the+two+flagella+in+demembranated+models+of+Chlamydomonas%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cell+Biology%22%5BJournal%5D)">Submicromolar levels of calcium control the balance of beating between the two flagella in demembranated models of Chlamydomonas.</a> Journal of Cell Biology. 98 (1), 97-107 (1984).</li>
<li>Okita, N., Isogai, N., Hirono, M., Kamiya, R., Yoshimura, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phototactic+activity+in+Chlamydomonas+%27non-phototactic%27+mutants+deficient+in+Ca2%2B-dependent+control+of+flagellar+dominance+or+in+inner-arm+dynein%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cell+Science%22%5BJournal%5D)">Phototactic activity in Chlamydomonas 'non-phototactic' mutants deficient in Ca2+-dependent control of flagellar dominance or in inner-arm dynein.</a> Journal of Cell Science. 118, 529-537 (2005).</li>
<li>Horst, C. J., Witman, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ptx1%2C+a+nonphototactic+mutant+of+Chlamydomonas%2C+lacks+control+of+flagellar+dominance%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cell+Biology%22%5BJournal%5D)">ptx1, a nonphototactic mutant of Chlamydomonas, lacks control of flagellar dominance.</a> Journal of Cell Biology. 120 (3), 733-741 (1993).</li>
<li>Hyams, J. S., Borisy, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isolated+flagellar+apparatus+of+Chlamydomonas%3A+characterization+of+forward+swimming+and+alteration+of+waveform+and+reversal+of+motion+by+calcium+ions+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cell+Science%22%5BJournal%5D)">Isolated flagellar apparatus of Chlamydomonas: characterization of forward swimming and alteration of waveform and reversal of motion by calcium ions in vitro.</a> Journal of Cell Science. 33, 235-253 (1978).</li>
<li>Bessen, M., Fay, R. B., Witman, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calcium+control+of+waveform+in+isolated+flagellar+axonemes+of+Chlamydomonas%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cell+Biology%22%5BJournal%5D)">Calcium control of waveform in isolated flagellar axonemes of Chlamydomonas.</a> Journal of Cell Biology. 86 (2), 446-455 (1980).</li>
<li>Reiter, J. F., Leroux, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genes+and+molecular+pathways+underpinning+ciliopathies%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Molecular+Cell+Biology%22%5BJournal%5D)">Genes and molecular pathways underpinning ciliopathies.</a> Nature Reviews Molecular Cell Biology. 18 (9), 533-547 (2017).</li>
<li>Ide, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+the+agg1+mutation+responsible+for+negative+phototaxis+in+a+%26%2334%3Bwild-type%26%2334%3B+strain+of+Chlamydomonas+reinhardtii%5BTitle%5D)+AND+%22Biochemistry+and+Biophysics+Reports%22%5BJournal%5D)">Identification of the agg1 mutation responsible for negative phototaxis in a &#34;wild-type&#34; strain of Chlamydomonas reinhardtii.</a> Biochemistry and Biophysics Reports. 7, 379-385 (2016).</li>
<li>Gorman, D. S., Levine, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cytochrome+f+and+plastocyanin%3A+their+sequence+in+the+photosynthetic+electron+transport+chain+of+Chlamydomonas+reinhardi%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Cytochrome f and plastocyanin: their sequence in the photosynthetic electron transport chain of Chlamydomonas reinhardi.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 54 (6), 1665-1669 (1965).</li>
<li>Finst, R. J., Kim, P. J., Quarmby, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetics+of+the+deflagellation+pathway+in+Chlamydomonas%5BTitle%5D)+AND+%22Genetics%22%5BJournal%5D)">Genetics of the deflagellation pathway in Chlamydomonas.</a> Genetics. 149 (2), 927-936 (1998).</li>
<li>Morel-Laurens, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calcium+control+of+phototactic+orientation+in+Chlamydomonas+reinhardtii%3A+sign+and+strength+of+response%5BTitle%5D)+AND+%22Photochemistry+and+Photobiology%22%5BJournal%5D)">Calcium control of phototactic orientation in Chlamydomonas reinhardtii: sign and strength of response.</a> Photochemistry and Photobiology. 45 (1), 119-128 (1987).</li>
<li>Wakabayashi, K., King, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulation+of+Chlamydomonas+reinhardtii+flagellar+motility+by+redox+poise%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cell+Biology%22%5BJournal%5D)">Modulation of Chlamydomonas reinhardtii flagellar motility by redox poise.</a> Journal of Cell Biology. 173 (5), 743-754 (2006).</li>
<li>Wakabayashi, K., Misawa, Y., Mochiji, S., Kamiya, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduction-oxidation+poise+regulates+the+sign+of+phototaxis+in+Chlamydomonas+reinhardtii%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Reduction-oxidation poise regulates the sign of phototaxis in Chlamydomonas reinhardtii.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (27), 11280-11284 (2011).</li>
<li>Harris, E. H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHarris%2C+EH+%22in+The+Chlamydomonas+Sourcebook+Second+Edition%22">in The Chlamydomonas Sourcebook Second Edition</a>. 1, Academic Press. Ch. 2 25-64 (2009).</li>
<li>Mergenhagen, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Circadian+clock%3A+genetic+characterization+of+a+short+period+mutant+of+Chlamydomonas+reinhardii%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Cell+Biology%22%5BJournal%5D)">Circadian clock: genetic characterization of a short period mutant of Chlamydomonas reinhardii.</a> European Journal of Cell Biology. 33 (1), 13-18 (1984).</li>
<li>Ozasa, K., Lee, J., Song, S., Hara, M., Maeda, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-dimensional+optical+feedback+control+of+Euglena+confined+in+closed-type+microfluidic+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Two-dimensional optical feedback control of Euglena confined in closed-type microfluidic channels.</a> Lab on a Chip. 11 (11), 1933-1940 (2011).</li>
<li>Tanno, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+four-celled+Volvocales+green+alga+Tetrabaena+socialis+exhibits+weak+photobehavior+and+high-photoprotection+ability%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">The four-celled Volvocales green alga Tetrabaena socialis exhibits weak photobehavior and high-photoprotection ability.</a> PLoS One. 16 (10), 0259138(2021).</li>
<li>Ueno, Y., Aikawa, S., Kondo, A., Akimoto, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adaptation+of+light-harvesting+functions+of+unicellular+green+algae+to+different+light+qualities%5BTitle%5D)+AND+%22Photosynthesis+Research%22%5BJournal%5D)">Adaptation of light-harvesting functions of unicellular green algae to different light qualities.</a> Photosynthesis Research. 139 (1-3), 145-154 (2019).</li>
<li>Takahashi, T., Watanabe, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photosynthesis+modulates+the+sign+of+phototaxis+of+wild-type+Chlamydomonas+reinhardtii.+Effects+of+red+background+illumination+and+3-%283%27%2C4%27-dichlorophenyl%29-1%2C1-dimethylurea%5BTitle%5D)+AND+%22FEBS+Letters%22%5BJournal%5D)">Photosynthesis modulates the sign of phototaxis of wild-type Chlamydomonas reinhardtii. Effects of red background illumination and 3-(3',4'-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea.</a> FEBS Letters. 336 (3), 516-520 (1993).</li>
<li>Morishita, J., Tokutsu, R., Minagawa, J., Hisabori, T., Wakabayashi, K. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+Chlamydomonas+reinhardtii+mutants+that+exhibit+strong+positive+phototaxis%5BTitle%5D)+AND+%22Plants+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Characterization of Chlamydomonas reinhardtii mutants that exhibit strong positive phototaxis.</a> Plants (Basel). 10 (7), (2021).</li>
<li>Fujiu, K., Nakayama, Y., Yanagisawa, A., Sokabe, M., Yoshimura, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chlamydomonas+CAV2+encodes+a+voltage-+dependent+calcium+channel+required+for+the+flagellar+waveform+conversion%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">Chlamydomonas CAV2 encodes a voltage- dependent calcium channel required for the flagellar waveform conversion.</a> Current Biology. 19 (2), 133-139 (2009).</li>
<li>Inaba, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calcium+sensors+of+ciliary+outer+arm+dynein%3A+functions+and+phylogenetic+considerations+for+eukaryotic+evolution%5BTitle%5D)+AND+%22Cilia%22%5BJournal%5D)">Calcium sensors of ciliary outer arm dynein: functions and phylogenetic considerations for eukaryotic evolution.</a> Cilia. 4 (1), 6(2015).</li>
</ol>

저자는 공개 할 것이 없습니다.

현재 프로토콜은 쉽고 시간이 많이 걸리지 않습니다. C. reinhardtii 돌연변이가 광수신 또는 섬모 운동에 결함을 나타내는 것으로 의심되는 경우,이 방법은 일차 표현형 분석으로 작용할 수 있습니다.
그러나 몇 가지 중요한 단계가 있습니다. 하나는 초기 내지 중간 로그 성장 단계에서 실험에서 세포를 사용하는 것이다. 오랜 기간 동안 배양한 후, 세포는 덜 운동성이되고, 빛에 덜 민감해지고, 심지어 팔멜로이드 (세포 덩어리)를 형성합니다.27. 또 다른 중요한 단계는 실험 전에 세포를 적색광에 노출시키는 것입니다 (단계 2.4.). 세포는 광합성 활성을 유지하면서 ChR 자극을 피함으로써 높은 광반응성 및 운동성을 나타낸다. 현미경으로 세포를 관찰하면 빛이 세포에 비치고 있음을 확인해야합니다. 특히 작고 방향성이 높은 LED를 사용하는 경우 광축의 약간의 편차로 인해 빛이 셀을 비추는 것을 방지 할 수 있습니다.</p...

빛은 광합성 유기체에 없어서는 안될 에너지원이지만 너무 많은 빛은 광산화 손상을 일으킬 수 있습니다. 따라서, 광영양 유기체는 광합성을 할 수 있지만 광산화 손상을 겪지 않는 적당한 강도의 빛 아래에서 생존해야합니다1. 육상 식물에서 엽록체는 잎에서 벗어나 세포에서 사진 움직임을 보여줄 수 없습니다. 엽록체는 높은 빛 아래에서 세포의 주변부로 이동하고 낮은 빛 2에서는 세포 표면으로 이동하는 반면, 많은 운동성 조류는 광합성을위한 적절한 조명 조건을 찾아 생존을 촉진 할 수있는 광행동을 보입니다3.
Chlamydomonas reinhardtii는 섬모 (일명 편모), 광합성 및 광행동과 같은 연구 분야에서 모델 유기체로 간주되는 단세포 녹색 알가입니다. C. reinhardtii는 각각 광수신 및 수영에 사용되는 세포 당 하나의 눈반과 두 개의 섬모를 나타냅니다. 아이스팟에는 채널로돕신(ChRs), 원형질막의 라이트 게이티드 이온 채널, ChRs 바로 뒤에 위치한 카로티노이드가 풍부한 과립층의 두 가지 구성 요소가 있습니다. 아이스팟은 카로티노이드가 풍부한 과립층이 광 반사체(4,5)로서 기능하기 때문에 방향성 광 수용체로서 작용한다.
ChRs 는 처음에 C. reinhardtii 6,7,8,9에서 광행동을 일으키는 광수용체로 확인되었다. 두 개의 이소형인 ChR1과 ChR2가 아이스팟에서 발견되지만, 녹다운 실험은 ChR1이 광거동(10)에 대한 1차 광수용체임을 보여주었다. 그럼에도 불구하고, ChR2는 더 많은 주목을 받았으며 광유전학 개발에 중심적인 역할을 했으며, 이는 빛(11)에 의한 세포 자극을 조절하는 기술이다. 따라서 C. reinhardtii의 광행동을 지배하는 규제 메커니즘을 연구하면 ChR 기능에 대한 이해를 높이고 광유전학을 향상시킬 수 있습니다.
광수신 후, C. reinhardtii 세포는 두 가지 유형의 광행동을 보여줍니다 : 광택시와 광충격 반응12. 광택시는 광원의 방향 또는 반대 방향으로 수영하는 세포의 거동으로, 각각 양성 또는 음성 광택시라고 불린다. 광충격 반응은 섬광에 의해 조명될 때와 같이 광도의 급격한 변화를 감지한 후에 세포가 보여주는 행동이다. 세포는 짧은 기간 동안, 전형적으로 <1초 동안 수영을 멈추거나 뒤로 수영(즉, 세포 몸을 앞으로 수영)한다.
C. reinhardtii의 섬모 운동은 그 광행동에 관여합니다. 두 개의 섬모는 보통 인간의 가슴 스트로크 수영처럼 뛰며, 이것은 사진 행동을 위해 변조됩니다. 광택시의 경우, 두 섬모에 의해 생성된 힘은 각 실륨(13)의 박동 주파수 및 파형 진폭의 변조에 의해 불균형해진다. 아이스팟에 가장 가까운 실륨은 시스 실륨이라고 불리고, 다른 하나는 트랜스 실륨이라고합니다. 이 두 섬모는 다양한 점에서 다릅니다. 예를 들어, 시험관 내에서 트랜스 실륨의 섬모 박동 빈도는 30 % -40 % 더 높은14입니다. 또한, 그들의Ca2+ 감도는 다르다. 탈취된 세포 모델(15)의 재활성화는 시스실륨이 Ca2+ <1 x 10-8 M에 대한 트랜스 실륨보다 더 강하게 박동하는 반면, 그 반대는 Ca2+ >1 x 10-7 M에 대해 사실임을 보여주었다. Ca2+ 감도에서의 이러한 비대칭성은 이러한 비대칭성이 결여된 돌연변이체가 정상적인 광택시(16,17)를 나타내지 않기 때문에 광전술 회전에 중요할 수 있다. 반대로, 파형 변환은 광충격을 위해 필요합니다. 섬모 파형은 전방 수영의 비대칭 파형에서 후진 수영의 대칭 파형으로 변환됩니다. 이 파형 변환은 또한 1 x 10-4 M18,19의 임계값에서Ca2+에 의해 조절된다. 섬모 운동 조절의 결함은 인간에게 원발성 섬모 운동 장애를 유발하기 때문에 C. reinhardtii의 광행동을 연구하면 이러한 질병과 치료 개발을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다20.
여기에서, C. reinhardtii 에서 광행동을 관찰하는 네 가지 간단한 방법이 시연된다. 첫째, 페트리 접시를 이용한 광택시 분석법이 도시되고, 둘째, 세포 현탁액 방울에 대한 광택시 분석법이 도시된다. 두 경우 모두 관찰 된 현상은 엄격하게 광탁증이 아니라 세포가 광원 측 또는 반대편에 가깝게 축적되는 경향이있는 사진 축적입니다. C. reinhardtii에서 사진 축적은 주로 포토 택시에 대한 근사치로 사용할 수있는 방식으로 포토 택시에 의해 발생합니다. 셋째, 현미경으로 광택시에 대한보다 엄격한 분석이 표시되고, 마지막으로 현미경으로 광충격 분석이 표시됩니다.

<table><tbody><tr><td>15mL 원뿔형 튜브</td><td>SARSTEDT</td><td>62.554.502</td><td></td></tr><tr><td>5mm 포탄 녹색 LED</td><td>Optosupply</td><td>OSPG5161P</td><td></td></tr><tr><td>라이트 박스</td><td>ATTO</td><td>2196161</td><td></td></tr><tr><td>자동 셀 카운터</td><td>DeNovix</td><td>CellDrop BF</td><td></td></tr> CaCl2용 <tr><td>50mL 원뿔형 튜브</td><td>SARSTEDT</td><td>62.547.254</td><td></td></tr> AC 어댑터 <tr><td> </td><td>Nakalai tesque</td><td>06731-05</td><td></td></tr><tr><td>카메라 플래시</td><td>NEWWER</td><td>TT560</td><td></td></tr><tr><td>원심분리기</td><td>KUBOTA</td><td>2800</td><td></td></tr><tr><td>클라미도모나스 균주 CC-124 및 CC-125</td><td>클라미도모나스 리소스 센터</td><td></td><td>https://www.chlamycollection.org/</td></tr> <tr><td>C-mout CCD 카메라</td><td>Wraymer</td><td>1129HMN1/3</td><td></td></tr><tr><td>데스크탑 암실</td><td>Scientex</td><td>B-S8</td><td></td></tr><tr><td>디지털 스틸 카메라</td><td>SONY</td><td>RX100II</td><td></td></tr><tr><td>EGTA</td><td>Dojindo</td><td>G002</td><td></td></tr><tr><td>Fiji</td><td></td><td></td><td>https://fiji.sc/</td></tr> <tr><td>Green LED plate</td><td>CCS</td><td>ISLM-150X150-GG</td><td></td></tr><tr><td>HCl</td><td>Fujifilm WAKO</td><td>080-01066</td><td></td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Dojindo</td><td>GB70</td><td></td></tr><tr><td>KCl</td><td>Nakalai tesque</td><td>238514-75</td><td></td></tr><tr><td>Lightbox (Flat viewer)</td><td>ATTO</td><td>2196160</td><td></td></tr><tr><td>현미경</td><td>Olympus</td><td>BX-53</td><td></td></tr><tr><td>페트리 접시 (&phi; 3.5 cm)</td> <td>IWAKI</td><td>1000-035</td><td></td></tr><tr><td>Pottasium acetate</td><td>Nakalai tesque</td><td>28434-25</td><td></td></tr><tr><td>전원 공급 장치 녹색 LED 플레이트</td><td>CCS</td><td>ISC-201-2</td><td></td></tr><tr><td>레드 필터</td><td>시부야 광학</td><td>S-RG630</td><td></td></tr></tbody></table>

클라미도모나스 라인하르티이에서의 광행동 관찰

Observation of Photobehavior in Chlamydomonas reinhardtii

운동성 광영양 미생물의 생존을 위해서는 적절한 조명 조건 하에있는 것이 중요합니다. 결과적으로, 그들은 광으로 유발 된 행동 (또는 광행동)을 보여주고 빛에 반응하여 운동 방향을 변경합니다. 일반적인 광동작에는 포토쇼크(또는 포토포빅) 반응과 포토택시가 포함됩니다. 광충격은 광도의 갑작스런 변화 (예를 들어, 플래시 조명)에 대한 반응이며, 여기서 유기체는 일시적으로 움직이지 않거나 뒤로 움직입니다. 광택시 동안, 유기체는 광원을 향해 또는 반대 방향으로 움직입니다 (각각 양성 또는 음수 광택시라고 함). 단세포 녹색 알가 클라미도모나스 라인하르티 이는 광수신 후 섬모(일명 편모)의 박동을 조절하여 수영 패턴을 빠르게 변화시키기 때문에 광행동을 연구하는 데 탁월한 유기체입니다. 여기에서는 C. reinhardtii의 광행동을 관찰하기 위해 다양한 간단한 방법이 나와 있습니다. C. reinhardtii의 광행동에 대한 연구는 진핵 섬모와 채널로돕신 사이의 공통적 인 조절 메커니즘의 발견으로 이어졌으며, 이는 섬모 병증에 대한 더 나은 이해와 새로운 광유전학 방법의 개발에 기여할 수 있습니다.

전형적인 C. reinhardtii 광택시 및 광충격 반응 분석이 여기에 제시되어 있다. 세포 밀도 추정 후, 야생형 세포 배양물(CC-124의 자손을 agg1+mt-로 교차 CC-125×)23 광택시 접시 분석을 위해 광거동 실험액으로 세척하였다. 세포 현탁액을 ∼1 h 동안 희미한 적색광 하에 두었다. 2 mL 세포 현탁액을 3.5 cm 페트리 디쉬에 넣었다. 페트리 접시는 부드럽게 흔들리고 라이트 박스를 착용하고 스탠드에 고정 된 카메라로 사진을 찍었습니다. 이 경우 세포는 명확한 음성 광택시를 보였다 (즉, 광원의 반대편에 축적 된 세포) (도 4B).
광택시 및 광충격 반응 분석을 현미경으로 수행하여 빛의 간섭을 피하기 위해 암실에서 수행하였다. 양성 광택시를 보여주는 또 다른 야생형 균주인 CC-125를 이들 검정(26</su...

대부분의 수영 광독립영양 유기체는 광유도 행동 변화 (광행동)를 보여줍니다. 본 프로토콜은 모델 유기체 클라미도모나스 라인하르티이에서 상기 광거동을 관찰한다.

For the survival of the motile phototrophic microorganisms, being under proper light conditions is crucial. Consequently, they show photo-induced ...

이 방법이 다루는 핵심 질문은 흥미로운 클라미도모나스의 변형이 사진 행동에 대한 능력을 유지하는지 여부입니다. 이 방법은 간단하고 빠르며 흥미로운 변형이 사진 행동을 나타내는지 테스트하기 쉽습니다. 이 방법은 섬모 운동성의 광생물학 및 세포 생물학에 기여할 수 있습니다.절차를 시연하는 것은 내 실험실의 실험실 기술자 인 Atsuko Isu가 될 것입니다. 시작하려면 3.5 센티미터 페트리 접시에 두 ~ 3 밀리리터의 세포 현탁액을 넣고 접시를 라이트 박스에 놓습니다. 접시를 부드럽게 흔들어 세포를 균일하게 분배하고 조명 전에 사진을 얻으십시오.데스크탑 어두운 방에서 녹색 발광 다이오드 또는 LED로 접시를 한쪽에서 비춥니다. 이미지를 얻기 전에 접시를 약 다섯 분 동안 그대로 두십시오. 세포 배양 액적을 사용한 광택시 분석의 경우, 마이크로 피펫을 사용하여 25 마이크로리터의 세포 현탁액 액적을 흰색 플라스틱 플레이트에 직접 놓습니다.바탕 화면 어두운 방에서 녹색 LED로 한쪽의 물방울을 비추고 이미지를 얻기 전에 세 분 동안 그대로 두십시오. 30 마이크로 리터의 셀 현탁액을 유리 슬라이드에 놓고 측면에 스페이서가있는 18 x 18 밀리미터 커버 슬립을 놓습니다. 녹색 LED가 있는 스페이서 없이 커버 슬립의 한쪽 면에서 샘플을 비추고, 어두운 적색광 아래에서 10X 대물 렌즈로 암장 현미경으로 세포를 관찰합니다.조명 후, 카메라가 장착된 현미경을 사용하여 20초 동안 셀 조명을 기록한다. 광충격 반응 분석의 경우, 30 마이크로리터의 세포 현탁액을 유리 슬라이드에 놓고 슬라이드 위에 스페이서가 있는 커버 슬립을 놓습니다. 희미한 붉은 빛으로 현미경으로 세포를 관찰하십시오.셀 움직임을 기록하는 동안 카메라 플래시를 사용하여 플래시 조명을 적용합니다. 측면 조명의 다섯 분 후 클라미도모나스 reinhardtii에서 부정적인 광택시의 대표적인 예가 여기에 표시됩니다. 대부분의 세포는 광원의 반대편에 축적됩니다.광충격 반응 분석에서, 거의 모든 세포는 광충격 반응을 나타내었다. 세포는 짧은 기간 동안 뒤로 헤엄쳐 나갔고 앞으로 수영을 회복했습니다. 이 절차를 수행하려면 aridimigudolphase 세포를 사용하여 분석 전에 적색광에 노출시킵니다.적색광에 노출되지 않으면 세포는 빛에 둔감 해집니다. 이 기술은 광충격 반응의 비정상적인 광택시로 다양한 돌연변이를 분리합니다. 또한, 사진 거동에 영향을 미치는 다양한

observation-of-photobehavior-in-chlamydomonas-reinhardtii

Research

연구

JoVE Journal

Biology

생물학

교미 및 tetrad 분리는 유전자 분석을 위해...

번식과 Tetrad 분리 Chlamydomonas reinhardtii 유전자 분석을위한

우리는 Photobleaching 후 형광 복구 (FRAP)와 배아 줄기 (ES) 세포에서 염색질 단백질 역학을 모니터 (플립) Photobleaching에서 형광 손실을 포함하여 photobleaching 방법을 설명합니다. 염색질 소성을 연구하는 방법 중 하나가 될 것으로 간주됩니다 염색질 단백질 역학은, pluripotent 세포 향상됩니다.

배아 줄기 세포 생활에서 염색질 단백질 역학을 측정하는 Assays (FRAP 및 플립)를 Photobleaching

여기에 우리가 초파리 유충에 대한 빛 어두운 환경 테스트를 설명합니다. 이 분석은 빛을 감지하고 처리 photobehavior의 타고난 및주기 조절에 대한 정보를 제공합니다.

에 타고난 및 시간주기 규제 Photobehavior을 공부하는 빛 환경의 분석<em&gt; 초파리</em&gt; 애벌레

온도에 민감한(ts) 치명적인 돌연변이는 필수 기능을 식별하고 분석하는 데 유용한 도구입니다. 여기에서는 높은 처리량으로 ts의 치명적인 돌연변이를 생성하고 분류하는 방법을 설명합니다.

온도에 민감한 치명적인 돌연변이의 높은 처리량 로봇 보조 절연에<em&gt; 클라 미도 모나스의 reinhardtii에서</em

Drosophila melanogaster photoreceptor의 전체 세포 기록은 다양한 조건 에서 자연스런 어두운 범프, 양자 범프, 빛에 대한 거시적 반응 및 전류 - 전압 관계를 측정 할 수있게합니다. D. melanogaster 유전자 조작 도구와 결합하여이 방법은 유비쿼터스 이노시톨 - 지질 신호 전달 경로와 그 표적 인 TRP 채널에 대한 연구를 가능하게합니다.

전 세포 전압 클램프 기록을위한 전기 생리 학적 방법<em&gt; Drosophila</em&gt; 광 수용체

우리 정화 하 여 슈퍼 해상도 현미경 및 단일 입자 평균에 대 한 의무가 다른 방향에서 centrioles 많은 이미지 전략을 개발 했습니다.

절연 및 Chlamydomonas Centrioles의 단일 입자 재건을 위한 형광 이미징

우리는 PAM및 에서 신호의 검출을 위한 스펙트럼 방사선계를 사용하여 엽록소의 형광 및 잎 반사의 동시 측정을 관련시키는 더 높은 식물에 있는 광합성 반응을 공부하는 새로운 기술적인 접근을 기술합니다 애기장대에서 같은 잎 지역.

잎 반사 및 엽록소 형광 분석의 동시 측정을 통해 광합성 거동 평가

빠른 반복률 형광계 (FRRf)는 광계 II 광생리학 및 일차 생산성을 측정하는 유익한 방법입니다. 여기서 우리는 큐벳 타입 FRRf를 사용하여 기질 동물 플랑크톤에 대한 후생대 조류, Colacium sp.의 PSII 광생리학을 측정하는 프로토콜을 설명한다.

Cuvette-type Fast Repetition Rate Fluorometer에 의한 Colacium sp.의 부착 단계의 광생리학 측정

우리는 전기생리학적으로 이중 안정한 광안료를 특성화하기 위한 프로토콜을 제시한다: (i) 광자-흡수 및 광수용체에서의 그들의 엄청난 양에 뒤따르는 광안료 분자 내의 전하 변위를 이용하고, (ii) 로돕신과 메타로돕신 광안료 상태의 흡수-스펙트럼 차이를 이용한다. 이들 프로토콜은 이중-안정한 광안료 시스템에 영향을 미치는 돌연변이를 스크리닝하는데 유용하다.

초파리 광수용체에서 광안료 수준을 측정하기 위한 전기생리학적 방법

운동성 세포의 시험관내 재활성화는 세포 운동성의 메카니즘을 이해하는 데 있어서 중요한 실험이다. 이 프로토콜은 실리아 / 편모를 연구하는 모델 유기체 인 Chlamydomonas reinhardtii의 탈상 된 세포 모델을 다시 활성화하는 것을 설명합니다.

클라미도모나스 라인하르티이에서 파괴된 세포 모델의 재활성화

본 프로토콜은 스펙트럼 분석을 기반으로 홍조류의 phycobiliprotein 변화의 단계별 자가형광 이미징 및 평가를 설명합니다. 이것은 실험실 조건에서 희소한 물질만 사용할 수 있고 세포가 천천히 성장하거나 전혀 성장하지 않는 극한 서식지에 대한 세포 적응을 평가하기 위한 라벨이 없는 비파괴 방법입니다.

홍조류 생리학을 평가하기 위한 자가형광 이미징

학습하세요 Chlamydomonas reinhardtii에서 광유도 행동 변화를 관찰하는 광축성 및 광충격 반응 분석 방법을. LED 조명과 현미경을 활용한 이 기술은 섬모 운동성과 광생물학 연구에 활용됩니다.

클라미도모나스 라인하르티이에서의 광행동 관찰

더 많은 동영상 탐색