$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
De instandhouding van de signalering trajecten met zoogdieren maakt C. elegans een uitstekend model voor het bestuderen van meerdere biologische processen1,2. In ons lab gebruiken we de C. elegans germline te bestuderen van de cel van de stam ontwikkeling, apoptosis en genexpressie. Terwijl de germline een driedimensionale structuur is, zijn veel studies twee dimensionale het tijdrovend en arbeidsintensief karakter van drie-dimensionale analyse. Het is zeer waarschijnlijk dat de twee-dimensionale analyse in vivo gebeurtenissen in de kiemcellen kan verkeerd. De volwassen hermafrodiet van C. elegans heeft twee germline armen, die elk een somatische distale tip-cel (DTC) die distale kiemcellen in een ongedifferentieerde staat3,4 onderhoudthuizen. Deze geslachtscellen beginnen te onderscheiden als ze verder weg van de DTC, ontsnappen aan haar invloed, en worden eicellen en sperma als ze het proximale einde van de germline bereikt. Tijdens dit proces ondergaan kiem celkernen mitose, vóór de overgang naar de meiose5,6. Productie van zaadcellen wordt gecompleteerd door larvale stadium 4 (L4) van de ontwikkeling, waarna eicellen worden geproduceerd tijdens de volwassenheid. De zaadcellen worden opgeslagen in de spermatheca waar ze eicellen bevruchten tot embryo's.
Er zijn meerdere genetische en ecologische factoren die invloed kunnen uitoefenen op germline ontwikkeling in C. elegans wat resulteert in veranderingen in het aantal kernen, aantal apoptotic evenementen, de dynamiek van het chromosoom, en eiwit expressie en/of lokalisatie7 ,8,9,10,11. De analyse van deze gebeurtenissen vereist de identificatie van elke fase van differentiatie op basis van nucleaire morfologie en distributie. Om deze parameters handmatig met de grootte van een grote steekproef nauwkeurig te analyseren is arbeidsintensief en tijdrovend. Om deze nadelen te omzeilen en om de consistentie van analyse, ontwikkelden we een automatische methode voor driedimensionale onderzoek van de C. elegans germline voor kernen tellen, kernen distributie, eiwit expressie, en cytoskeletal structuur. Door het combineren van confocale microscopie met driedimensionale rendering, we genereerden grootte en vorm parameters voor de identificatie van elk stadium van de kiem celdifferentiatie. Deze methode kan verder tellen van geslachtscellen kernen en sperma plus scoring van chromosoom nummer in elke oöcyt.
Een cruciale structuur in de kiemcellen is het cytoskelet, waarmee de stabiliteit germline compartiment aids cytoplasmatische streaming en bescherming tot germline kernen12. Met behulp van computationele rendering, we drie-dimensionale reconstructie van het cytoskelet germline uitgevoerd en afzonderlijke cytoskeletal functies binnen de germline geïdentificeerd. Hier beschrijven we een stapsgewijze protocol om te illustreren hoe computationele analyse gecombineerd met confocal imaging maakt uitgebreide analyse van de C. elegans germline.
Wij stellen voor een snelle methode voor de drie-dimensionale analyse van C. elegans germline (Figuur 1). Met behulp van drie-dimensionale analyse, is het mogelijk om te studeren het driedimensionale distributie van germline kernen (Figuur 2 en Figuur 3), geautomatiseerde tellen van cellen (Figuur 2), reconstructie van het cytoskelet germline ( Figuur 3), distributie van eiwitten (Figuur 4), en het aantal zaadcellen in de spermatheca en chromosomen in eicellen (Figuur 5) scoren. De methode kan niet alleen gemakkelijk en nauwkeurig kwantificering van de germline maar identificeert fysiologisch relevante fenotypen.