$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Een van de meest transformatieve technologische vooruitgang naar het begrip van de genetische basis van veroudering was de ontwikkeling van voeding gebaseerde RNAi in C. elegans1; voorafgaand aan het experimenteel gebruik van RNAi waren vele fenotypes van veroudering niet genetisch hanteerbare. Voeding gebaseerde RNAi wordt bereikt door de productie van dsRNA binnen E. coli die overeenkomt met een endogene C. elegans mRNA: IPTG induceert bidirectionele transcriptie via een tussenvoegsel van ofwel C. elegans cDNA of een gedeelte van een Open leesraam binnen een plasmide-2. Wanneer C. elegans feed op intact is E. coli, dsRNA geproduceerd door bacteriën vervoerd vanaf de lumen in cellen van de darm via de SID-2 transmembraan eiwit3, en vervolgens wordt gedistribueerd door de rest van het dier via SID-14. Binnen elke cel, exogene dsRNA wordt verwerkt door de complexe Dicer in siRNA, die interactie met een volwassen mRNA via complementaire base paren maken een nieuwe siRNA-mRNA duplex. Deze duplex is erkend door de RISC-complex en gekloofd, waardoor de endogene mRNA5vernederende. Dus, door slechts veranderen de plasmide invoegen, kan een inactivering van de functie van bijna elk gen in het genoom van C. elegans . Deze ontdekking leidde tot de oprichting van verschillende grote voederen gebaseerde RNAi bibliotheken-collecties van getransformeerd E. coli -bestanden die kunnen worden gecombineerd om dekking van ongeveer 86% van bekend C. elegans genen6, 7.
Sinds de vooruitgang van voeding gebaseerde RNAi, hebben uitgebreide schermen in C. elegans geleid tot de ontdekking van meer dan 900 genen die levensduur wanneer geïnactiveerd (zoals blijkt uit de verenigingen van de RNAi-fenotype curator in WormBase), die we verwijzen veranderen om als gerogenes. Een rol voor de meerderheid van gerogenes in levensduur besturingselement werd ontdekt door voeding gebaseerde RNAi in slechts een paar baanbrekende rapporten (Zie figuur 1A en aanvullende bestand 1 voor details). In sommige gevallen zijn deze gerogenes gebaseerd op de meting van de levensvatbaarheid op één of een paar punten van de tijd, die niet een kwantificeerbare maatregel van de verandering in levensduur voorzien van RNAi behandeling geïdentificeerd. In andere gevallen, zijn deze genen kwantitatief beoordeeld voor veranderingen in levensduur, evenals extra leeftijd-geassocieerde fenotypen. Bijvoorbeeld, we eerder aangeduid 159 genen die noodzakelijk zijn voor zowel de normale als de verhoogde levensduur van dieren met verminderde insuline/IGF-1 signalering waren, en gekwantificeerd veranderingen in healthspan. Van deze, 103 gen inactivations leiden tot een progeric fenotype, zoals nederlaag in een of meer tekenen van vroegtijdige veroudering8 resulteerde.
Terwijl sommige gerogenes zijn geassocieerd met 100 of meer studies (bijvoorbeeld daf-16, daf-2, sir-2.1), hebben meer dan 400 gerogenes 10 of minder citaten (figuur 1Ben aanvullende bestand 2). Dus, terwijl uitgebreide voeding gebaseerde RNAi schermen hebben ontdekt en vluchtig gekenmerkt honderden vermeende gerogenes, hoe deze functie van genen in de controle van de levensduur en de genetische relaties tussen deze genproducten blijven slecht studeerde. Volledige longitudinale analyse voor leeftijd-geassocieerde fenotypen is een voorwaarde voor het identificeren van genetische interacties tussen gerogenes (b.v. epistatic interacties, asynthetic interacties, enz.). Verkrijgen van dieper inzicht in de genetische relaties tussen gerogenes vereist een kwantitatieve methode van hoge-doorvoer, die borduurt ook voort op de voordelen van voeding gebaseerde RNAi.
De meest voorkomende surrogaat maatstaf voor veroudering is levensduur. De traditionele aanpak voor het meten van C. elegans sterfte houdt de dood van individuele dieren na verloop van tijd in een steekproef van een kleine populatie. Een relatief klein aantal dieren na verloop van tijd worden gevolgd en regelmatig zachtjes zijn geprikt met een platina-draad of wimper, met beweging als een indicator van de levensvatbaarheid (figuur 2A). Deze methode heeft wijd gebruikt, want het biedt eenvoudige, directe metingen van het gemiddelde en de maximale levensduur. Deze traditionele methode is echter tijdrovend en relatief lage-doorvoer, die beperkt het aantal dieren en voorwaarden die tegelijkertijd op een gecontroleerde manier kunnen worden gemeten. Een recente studie van de simulatie vond dat veel C. elegans levensduur studies niet een groot genoeg aantal dieren om betrouwbaar detecteren van kleine veranderingen tussen voorwaarden9te kunnen doen assay. Deze traditionele methode omvat bovendien herhaaldelijk hanteren dezelfde cohort behoren van dieren na verloop van tijd, die op zijn beurt kan besmetting, introduceren en kunnen beschadigen of steeds fragiele, leeftijd dieren te doden.
We hebben een alternatieve "replicaset" methode voor het meten van C. elegans levensduur ontwikkeld. Te dien einde een grote populatie van leeftijd-gesynchroniseerd, isogene dieren zijn onderverdeeld in een aantal kleine populaties (of replica's). Genoeg replica monsters worden gegenereerd voor elk punt van de tijd in de geplande experiment. Op elk tijdstip van waarneming, worden een van de replica's is georkestreerd voor het aantal leven, dood en gecensureerde dieren en dieren binnen die repliceren verwijderd. Dus, meer dan de verwachte levensduur van de bevolking als geheel, een aantal onafhankelijke subpopulaties vormen regelmatig bemonsterd (figuur 2B). Bij het gebruik van replicasets is er geen herhaalde porren van dieren en geen herhaalde blootstelling aan potentiële verontreiniging van het milieu. Er wordt ook de levensvatbaarheid waargenomen bij de eenmalige punt volledig onafhankelijk van elke opmerking over een ander, die behandeling minimaliseert en verhoogt de doorvoer door ten minste een orde van grootte. Dit hebben wij kunnen kwantificeren veranderingen in levensduur voor honderden RNAi tegelijkertijd8,10 klonen.
Hier presenteren we gedetailleerde protocollen voor het uitvoeren van C. elegans levensduur via zowel de replicaset en de traditionele methoden voor het scoren van C. elegans levensduur. We laten zien dat vergelijkbare resultaten worden verkregen tussen de methoden. We hebben software ontwikkeld om te helpen in de grafische analyse van gegevens van de levensduur gegenereerd door beide aanpak, waarmee we vrij onder een GPL V3-licentie (Zie tabel van materialen). "WormLife" is geschreven in11, en bevat een grafische gebruikersinterface (GUI) voor het uitzetten van gegevens, die is getest in Mac OS en Linux. Tot slot, wij vergelijken en contrast van de beperkingen van elke methode en markeren van andere overwegingen bij de keuze tussen benaderingen voor het meten van kwantitatieve wijzigingen in C. elegans levensduur.