Mededeling van de orgel-naar-orgel is een evolutionair geconserveerde strategie voor het behoud van de homeostase om te gaan met veranderingen in het milieu. Bij de mens, een scala aan hormonen arereleased van de endocriene klieren in de circulatie. Veel van deze hormonen richten de hypothalamus van de hersenen, die regelt metabole processen en fundamentele gedrag zoals het voederen van1,2. Veel hormonen hebben ontdekt met behulp van zoogdieren modellen. Nochtans, de mechanismen van hun optreden, met name de interorgan netwerken waaraan zij deelnemen, grotendeels onduidelijk blijven.
Drosophila melanogaster heeft ontpopt als een nuttig model voor het bestuderen van de mededeling van de orgel-naar-orgel. Bij insecten, worden veel fysiologische processen gecontroleerd door hormonen. Vroege studies gericht op groei en metamorfose gebruikt grote insecten. In deze studies voorspelde de verwijdering of transplantatie van specifieke organen het bestaan van Inter orgel signalering moleculen; later, waren Juvenile hormoon (JH), Prothoracicotropic hormoon (PTTH) en Ecdysone biochemically gezuiverde3,4,5. Een grote familie van intercellulaire signalering peptiden wordt gedacht te worden betrokken bij diverse fysiologische evenementen tijdens de levenscyclus van de insecten6,7. De meeste van deze peptides handelen op de G-proteïne-gekoppelde receptoren (GPCRs), hoewel de specifieke GPCRs in eerste instantie moeilijk waren te identificeren met behulp van conventionele benaderingen. De publicatie van de Drosophila hele genoom reeks8 was de doorbraak die de identificatie van Drosophila bioactieve peptiden op basis van hun homologie met die gevonden in andere insecten ingeschakeld. Daarnaast werden de receptoren voor verschillende peptides geïdentificeerd van GPCRs voorspeld in het genoom met behulp van cel-cultuur-gebaseerde GPCR-ligand bindende analyses. Vervolgens voorspelde expressie analyses de orgel-naar-orgel trajecten ontlokte door deze peptiden en de receptoren. Met name worden veel van de vermeende peptide receptoren uitgedrukt in de hersenen, wat suggereert dat de hersenen een belangrijk doelwit van peptide hormonen9 is. Bovendien hebben de geavanceerde genetische hulpmiddelen in Drosophila bijgedragen tot de identificatie van fysiologische functies van peptide-GPCR combinaties. Bijvoorbeeld, inschakelen de GAL4 en de LexA gebaseerde binaire transcriptionele systemen gene knockdown of overexpressie in een ruimtelijk en tijd gecontroleerde manier. GAL4, een transcriptiefactor geïdentificeerd in gist, bindt aan een specifieke cis-regulerende opeenvolging Upstream activering sequentie (UAS) genoemd. In de GAL4/UAS-systeem, de driver regel biedt weefsel-specifieke of expressie van fase-specifieke GAL4 en de responder-lijn draagt UAS stroomopwaarts van het gen van belang of de constructie op station shRNA expressie. LexA/LexAop systeem is gebaseerd op een soortgelijk mechanisme. Fenotypische analyse van weefsel-specifieke peptide-knockdown en weefsel-specifieke GPCR-knockdown dieren kunnen onthullen informatie over de peptide-GPCR signalering modus en werkplek waar de activiteiten. De conclusies die bereikbaar uitsluitend per genetische gegevens zijn echter beperkt. Aan de andere kant, zodra het vermeende doelwit van een bepaalde peptide hormonen is teruggebracht tot een type weefsels of cellen, kan ex vivo calcium beeldvorming in orgel explantaten worden gebruikt voor het ophelderen van de mededeling van de orgel-naar-orgel gemedieerd door peptide-GPCR signalering. Bij het activeren van een GPCR Gq-combinatie, wordt de intracellulaire Ca2 + concentratie verhoogd door de vrijval van Ca2 + van de ER10. In de hersenen verheft de neurale activering ook de intracellulaire Ca2 + niveaus. Dergelijke Ca2 + verhogingen kunnen worden gedetecteerd door een calcium-sensor, GCaMP, die conformationele veranderingen in aanwezigheid van Ca2 + resulterend in fluorescentie emissie11ondergaat.
In dit artikel wordt een calcium beeldvorming methode met behulp van Drosophila hersenen explants beschreven. Om te testen op het vermogen van een peptide te activeren van specifieke neuronen, een test-peptide wordt toegepast op de GCaMP-uiten hersenen explant, en fluorescentie wijzigingen worden gecontroleerd door confocale microscopie. De betrokkenheid van de GPCR wordt vervolgens bevestigd door het uitvoeren van de dezelfde bepaling met behulp van een mutant hersenen ontbreekt de GPCR. Deze combinatie van beeldvorming en genetica biedt nauwkeurige informatie over de mededeling van de orgel-naar-orgel door peptiden-GPCRs. mogelijke modificaties en toepassingen van dit protocol worden ook besproken.