$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
1. Szczepy Drosophila
- Sterownik Gal4:
GMR-Gal4, który ulega ekspresji Gal4 w komórkach fotoreceptorów.
- Linie bezzałogowych statków powietrznych
UAS-MJD78Q (lub UAS-polyQ), który powoduje zwyrodnienie neuronów w komórkach wykazujących ekspresję Gal4.
UAS-GFP, który ulega ekspresji GFP w komórkach wykazujących ekspresję Gal4.
- Linie FLP
ey-FLP, który ulega ekspresji FLP w fotoreceptorach i podzbiorach regionów mózgu.
Linie ET-FLPx2, które są liniami pułapek wzmacniających zawierającymi dwie kopie FLP (FLP-IRES-FLP). Wygenerowaliśmy ̃ 1,000 linii ET-FLP (Bohm i in., 2010), których wzorce ekspresji nie zostały jeszcze scharakteryzowane. W tym miejscu opisano charakterystykę wzorca ekspresji wybranego ET-FLPx2 w ośrodkowym układzie nerwowym (OUN) larw i dorosłych much .
- FLP reporter
yw, aktynaP>CD2>Gal4; UAS-GFP (Pignoni & Zipursky, 1997), który informuje o wzorcu ekspresji ET-FLPx2 poprzez aktynęP>Gal4; UAS-GFP po rekombinacyjnym wycięciu >CD2 za pośrednictwem FLP.
- Dwa uzupełniające się narzędzia do konwersji Gal80
TubP>Gal80> (Gordon & Scott, 2009), konstrukt typu flip-out, który konstytutywnie wyraża Gal80 we wszystkich tkankach napędzanych przez silny promotor tubuliny. Po rekombinacji za pośrednictwem FLP >Gal80 jest wywrócony, a ekspresja Gal80 jest zakończona tylko w tkankach wykazujących ekspresję ET-FLPx2.
Tub>P>stop>Gal80 (Bohm et al., 2010), konstrukcja typu flip-in, która nie wyraża Gal80 w normalnych warunkach. Ekspresja Gal80 jest włączana przez promotor tubuliny tylko w tkankach wykazujących ekspresję ET-FLPx2, w których FLP wywraca się >stop i odwraca się w Gal80.
- Muchy do badania aktywności FLP w związku eye
GMR-Gal4, UAS-polyQ; wannaP>stop>Gal80 (Bohm i wsp., 2010), która ma zdegenerowane i odbarwione oczy. W komórkach fotoreceptorów wykazujących ekspresję FLP ekspresja polyQ jest wyłączona po przerzuceniu Gal80.
GMR-Gal4, UAS-polyQ; wannaP>Gal80> (Bohm i wsp., 2010), która ma normalne oczy. W komórkach fotoreceptorów eksprymujących FLP ekspresja polyQ jest włączana po odwróceniu Gal80.
2. Odczynniki
Sól fizjologiczna buforowana fosforanami (PBS, 1X), pH 7.4.
4% paraformaldehyd (PFA), rozcieńczony w PBS z 16% PFA, klasa EM (Cat#15710, Electronic Microscopy Sciences, Hatfield, PA)
PBT, 1XPBS zawierający 0,1% Triton-X 100 (Sigma)
Anty-Elav (mAb, 9F8A9; Developmental Studies Hybridoma Bank, University of Iowa), barwi wszystkie neurony u Drosophila.
Anty-Repo (mAb 8D12; Developmental Studies Hybridoma Bank, University of Iowa) barwi komórki glejowe u Drosophila.
Kurczak Alexa 594 przeciwko mysiemu przeciwciału wtórnemu (Invitrogen)
3. Mapowanie wzorca wyrażenia linii FLPx2 enhancer-trap (* kroki krytyczne)
- Zbieraj dziewice samice z yw, aktynaP>CD2>Gal4; Linia UAS-GFP i krzyżowanie z samcami poszczególnych linii ET-FLPx2. Ten pierwszy służy jako reporter GFP do tkankowej ekspresji ET-FLP.
- * Wypreparuj wędrujące larwy F1 w trzecim stadium rozwojowym, zachowaj OUN (tj. mózg i brzuszny rdzeń nerwowy, VNC) oraz ścianę ciała, utrwal przez 1 godzinę w 4% PFA na lodzie, przemyj 3X lodowatym PBS, a następnie 3X przepłucz PBT.
Rozwarstwienie
- Usuń wędrujące larwy F1 z 3stadium rozwojowego i umieść je w czystej szalce Sylgard (szalka Petriego 35 mm x 10 mm wypełniona 2 gramami Sylgard - zmieszana zgodnie z instrukcją producenta).
- Usuń resztki jedzenia za pomocą pędzla
- Napełnij naczynie lodowatym 1XPBS i umieść na lodzie, aby znieczulić larwy
- Przytrzymaj haczyki gębowe larwy parą kleszczy i chwyć naskórek w pobliżu przedłużającej się przedniej przetchlinki inną parą kleszczy i oderwij naskórek w kierunku tylnego końca. OUN zostanie przymocowany do haczyków ustnych wraz z gruczołami ślinowymi, jelitami i dyskami urojonymi.
- Usuń nadmiar tkanki i wyimaginowanych krążków otaczających OUN.
- Przenieś OUN do napełnionej PBS 3-dołkowej naczynia pyreksowej.
- Można użyć silikonowanej końcówki do pipety P200, aby uniknąć wysuszenia tkanki.
- Utrwal na 1 godzinę w 200 μl 4% PFA na lodzie.
- Upewnij się, że CNS jest całkowicie zanurzony w PFA.
- Jeśli OUN unosi się, zwykle sugeruje to, że OUN nie jest odpowiednio oczyszczony z otaczającej tkanki.
- Umyj 3X lodowatym PBS, a następnie 3X prań PBT.
- * Wypreparuj OUN dorosłych much F1.
- Znieczulić muchy CO2 lub umieścić zawarte muchy w pustej fiolce na lodzie na 10 minut.
- Umieść dorosłe muchy w szklanym naczyniu wypełnionym 95% EtOH na lodzie na 30 sekund.
- Przenieś dorosłe muchy do szklanego naczynia wypełnionego 1XPBS na lodzie.
- Przemyj 3X lodowatym 1X PBS, aby usunąć resztki EtOH
- Umieść muchę w 35-milimetrowym naczyniu Sylgard wypełnionym lodowatym 1X PBS
- Umieść stronę brzuszną skierowaną do góry i włóż mały długopis przeciw owadom (minuteria 0,1 mm) w połowie brzucha.
- Za pomocą kleszczy przytrzymaj podstawę nóg i usuń nogi inną parą kleszczy.
- Usuń naskórek
głowy
- Chwytając trąbkę jedną parą kleszczy, umieść drugą pod okiem i złudź naskórek w kierunku grzbietowej linii środkowej głowy muchy.
- Chwyć drugie oko i usuń pozostały naskórek po drugiej stronie.
- Za pomocą ostrych kleszczy i/lub zaostrzonej igły wolframowej usuń tkankę tchawicy otaczającą mózg
- Niewłaściwe czyszczenie tchawicy spowoduje silną autofluorescencję, utrudniając ekspresję GFP i pozwoli mózgowi unosić się podczas utrwalania
- Sekcja
VNC
- Usuń naskórek
klatki piersiowej
- Zaczynając od tylnego końca klatki piersiowej, umieść dwa kleszcze po obu stronach 3. przedepisternum (tj. chwytając podstawę tylnych nóg).
- Delikatnie oddziel naskórek od brzusznej linii środkowej, powtarzaj to, aż dotrzesz do podstawy szyi.
- Delikatnie rozprowadź dwie połówki naskórka klatki piersiowej, odsłaniając VNC
- Następnie usuń brzuch z klatki piersiowej. Używając pary kleszczy do przytrzymania klatki piersiowej u podstawy drugiej nogi, użyj innej pary kleszczy, aby chwycić brzuch w pobliżu 1. sternitu brzusznego i ściągnąć brzuch.
- Aby usunąć VNC z otaczającej tkanki klatki piersiowej. Przytrzymaj obszar kości ramiennej parą kleszczy, a drugą parą kleszczy delikatnie oderwij większość tuszy klatki piersiowej.
- W tym miejscu powinien znajdować się pierścień tkanki łącznej otaczający tkankę łączną szyjki macicy (szyję). Za pomocą dwóch kleszczy rozerwij pierścień.
- Usuń nadmiar tkanki klatki piersiowej otaczającej VNC
- Przenieś mózg i VNC do 9-dołkowej naczynia Pyrex zawierającej 1X PBS na lodzie
- Można użyć silikonowanej końcówki do pipety P200, aby uniknąć wysuszenia tkanki
- *Utrwal dorosły OUN na 1 godzinę w 4% PFA na lodzie i przemyj 3X lodowatym PBS i 3X PBT.
- Inkubować preparat dla dorosłego ośrodkowego układu nerwowego lub ośrodkowego układu nerwowego larwalnego i ściany ciała w temperaturze 4°C przez noc z przeciwciałami przeciwko neuronom (anty-Elav, 1:10) lub glejowi (anty-Repo. 1:10). Przemyć preparat 5X z PBT.
- Inkubować z preparatem dla dorosłych lub larw z kurczakiem Alexa 594 przeciwko mysiemu przeciwciału wtórnemu (1:100) w temperaturze pokojowej przez 2 godziny i przemyć preparat PBS.
- Zamontuj larwalną lub dorosły OUN na szkiełku. Aby zachować naturalny kształt CNS, należy użyć plastikowego pierścienia w kształcie litery O (Clear Reinforcement Label, Avery Dennison, Office Products, Brea, CA) na szkiełku jako minimostka do zawieszenia szkiełka nakrywkowego.
- Zbadaj przygotowanie do wzorców ekspresji GFP i Elav (lub Repo) pod mikroskopem fluorescencyjnym.
4. Zastosowanie dwóch uzupełniających się narzędzi do konwersji Gal80 w tłumieniu Gal4 w fotoreceptorach
- Wysuwanie Gal80 przez wannęP>Gal80> (Rysunek 5A).
- Zbierz samce z linii GMR-Gal4, UAS-polyQ; tubP>Gal80>. Zauważ, że oczy złożone są normalne u tych much.
- Połącz się z dziewicami ey-FLP.
- Zbierz muchy F1 i zbadaj fenotyp oka.
- Obracanie Gal80 przez wannęP>stop>Gal80 (Rysunek 5B).
- Zbierz GMR-Gal4, UAS-polyQ; wannaP>stop>Gal80 samców much i zbadaj fenotyp oka. Zwróć uwagę na zdegenerowane i odbarwione oczy u tych much w porównaniu ze szczepami typu dzikiego (Canton-S)
- Mate z dziewicami ey-FLP;
- Zbierz muchy F1 i zbadaj fenotyp oka.
- Wybierz linie ET-FLPx2 z ekspresją w komórkach fotoreceptorowych
Kroki 4.1 i 4.2 można powtórzyć za pomocą linii ET-FLPx2, które wyrażają FLP w podzbiorze komórek fotoreceptorowych. Alternatywnie, albo GMR-Gal4, UAS-polyQ; wannaP>stop>Gal80 leci lub GMR-Gal4, UAS-polyQ; Muchytub P>Gal80> można krzyżować z pojedynczymi liniami ET-FLPx2 w celu wykrycia linii, które wyrażają FLP w komórkach fotoreceptorów. Cenne linie ET-FLPx2 to te, które wyrażają FLP tylko w podzbiorze lub pojedynczych komórkach fotoreceptorowych (ryc. 6).
5. Reprezentatywne wyniki
Wzorzec ekspresji specyficznej linii ET-FLPx2 można łatwo zbadać i udokumentować u larw F1 lub dorosłych muszek pochodzących ze skrzyżowania yw, aktyny>P>CD2>Gal4; Dziewice UAS-GFP i samce ET-FLPx2 (ryc. 1). Zazwyczaj od trzech do pięciu powtórzeń zwierząt F1 jest preparowanych i badanych w celu określenia odtwarzalności wzorca ekspresji FLP (Bohm i in., 2010). Rycina 2 przedstawia wzorzec ekspresji FLP w linii ET-FLPx2 173A w larwalnym i dorosłym OUN. Wzorzec FLP może być dalej analizowany za pomocą markera neuronalnego lub glejowego (ryc. 3 i 4).
Wyniki pokazane na rysunku 7 ilustrują skuteczność systemów typu flip-in i flip-out Gal80 w intersekcjonalnej represji Gal4 po rekombinacji za pośrednictwem FLP. Konstruktwanny P>stop>Gal80 nie wydaje się mieć żadnej nieszczelnej ekspresji Gal80 (w oparciu o jednolitą degenerację i depigmentację fotoreceptorów), a mimo to jest w 100% skuteczny w odwracaniu Gal80 za pomocą eyFLP w celu stłumienia GMR-Gal4 i przywrócenia oka do normalnego wyglądu (ryc. 7A). Wręcz przeciwnie, tubP>Gal80> całkowicie tłumi GMR-Gal4 przed wprowadzeniem eyFLP. Po odwróceniu Gal80, GMR-Gal4 napędza ekspresję UAS-polyQ, prowadząc do zwyrodnienia i depigmentacji oczu (ryc. 7B). W tym przykładzie użyliśmy FLP pan-photorecetor do mapowania "obwodów" fotoreceptorów, ale nie badaliśmy konsekwencji behawioralnych. Stosując podobne podejścia z behawioralnie istotnymi liniami Gal4, zmapowaliśmy część obwodu CCAP-Gal4 regulującego rozszerzanie się skrzydeł u dorosłych much (Bohm i in., 2010). Wierzymy, że metoda FINGR będzie cenna w zrozumieniu neuronalnych podstaw zachowania.

Rysunek 1. Badanie wzorca ekspresji linii ET-FLPx2. Wzorzec ekspresji FLP (niebieskie owale) z linii ET-FLPx2 można określić, krzyżując samca ET-FLPx2 (u góry po lewej) z aktynąP>CD2>Gal4; UAS-GFP dziewiczy (u góry po prawej). Wszechobecna ekspresjaaktyny P>Gal4 u rodzicielskiej samicy jest utrudniona przez insercję sekwencji CD2 otoczonej FRT (szare trójkąty). W potomstwie F1 FLP wytnie sekwencję CD2, umożliwiając aktynieP>Gal4 sterowanie ekspresją UAS-GFP.

Rysunek 2. Wzorzec ekspresji linii ET-FLPx2 w larwalnym i dorosłym ośrodkowym układzie nerwowym. Obrazy te przedstawiają OUN (mózg i brzuszny rdzeń nerwowy, VNC) wypreparowany z potomstwa powstałego z krycia yw, aktynyP>CD2>Gal4; UAS-GFP rodzice linii ET-FLPx2 173A. Poprzez rekombinację kasety >CD2>, FLP aktywuje ekspresję aktynyP>GAL4 (wynikającą z niej ekspresję UAS-GFP). W związku z tym wzorzec GFP zgłasza komórki wykazujące ekspresję FLP. Panel A pokazuje wzorzec ekspresji FLP larw, podczas gdy panel B pokazuje wzorzec ekspresji dorosłego osobnika w linii 173A.

Rysunek 3. Charakterystyka typów komórek, które wyrażają flippazę w linii ET-FLPx2 #688A. A, Złożony obraz utrwalonej larwy F1 3rd instar barwionej anty-REPO ze skrzyżowania linii ET-FLPx2 #688A i linii raportowania GFP Flippase. B-D, Widok w dużym powiększeniu (olej Zeiss Plan-Apochromat 63x) wykonany z tylnego końca VNC z larwy w 3. stadium rozwojowym.

Rysunek 4. Charakterystyka typów komórek w ciele grzyba linii ET-FLPx2 #150. A-C, Obraz w dużym powiększeniu (63-krotne zanurzenie w oleju) korpusu grzyba z nieruchomej larwy F1 3rd w stadium rozwojowym zabarwionej anty-REPO.

Rysunek 5. Ilustracja strategii Gal80 Flip-in i Flip-out. ZA. W strategii flip-out, Gal80 (TubP>Gal80> napędzany przez promotor tubuliny jest konstytutywnie aktywny, co powoduje tłumienie GMR-Gal4 i fenotyp oka typu dzikiego (czerwone oko). To ograniczenie zostało usunięte przez wprowadzenie FLP (fioletowy), który odwróci Gal80 (środek, czerwony) i pozwoli GMR-Gal4 sterować wyrażeniem UAS-polyQ. Powoduje to zwyrodnienie komórek fotoreceptorowych (zilustrowane białymi kropkami w oku). B. W odwrotności poprzedniej strategii, ekspresja Gal80 napędzana przez promotor tubuliny jest przerywana przez kodon "stop" otoczony FRT (szary trójkąt). W przypadku braku Gal80, GMR-Gal4 wiąże się z UAS-polyQ, powodując zwyrodnienie neuronów w fotoreceptorach (zilustrowane białymi kropkami w oku). Przecinając GMR-Gal4, UAS-polyQ; Samcetub P>stop>GAL80 z dziewiczymi samicami, które wyrażają FLP w komórkach fotoreceptorowych, FLP (fioletowy) będzie katalizować rekombinację w miejscach FRT, wycinając kodon "stop" (środkowy, czerwony), umożliwiając w ten sposób ekspresję Gal80 i represję GMR-Gal4. Rezerwuje to neurodegenerację w komórkach fotoreceptorów (ilustruje to brak białych kropek w oku).

Rysunek 6. Zastosowanie metody FINGR w wywracaniu Gal80 za pomocą ET-FLPx2 Line #688A. Potomstwo F1 ze skrzyżowania linii ET-FLPx2 #688A dziewicze z GMR-Gal4, UAS-polyQ; tubP>GAL80 męski. Brak pigmentu w środku oka ommatidia reprezentuje ekspresję FLP w linii #688A. W tym rejonie tłumienie GMR-Gal4 przez Gal80 zostało złagodzone, co pozwoliło Gal4 na sterowanie UAS-polyQ.

Rysunek 7. Zastosowanie metody FINGR w odwracaniu Gal80 do wewnątrz lub na zewnątrz w celu przecięcia Gal4 w fotoreceptorach. ZA. Systemflip-in P>Stop>Gal80 w wannie ogranicza ekspresję GAL4 w sposób zależny od FLP. W GMR-GAL4, UAS-polyQ; wannaP>stop>GAL80 muchuje, komórki fotoreceptorowe są zdegenerowane i odbarwione (lewa mucha). Po wprowadzeniu eyFLP, Gal80 ulega ekspresji w komórkach fotoreceptorów, co powoduje pełną represję GMR-Gal4, co z kolei wyłącza ekspresję polyQ i wytwarza muchy z normalnymi oczami (prawa mucha). Ur. System flip-outwanny P>Gal80> działa w odwrotny sposób niż system flip-inP>stop>Gal80. TubP>Gal80> konstytutywnie tłumi GAL4 i tłumi ekspresję polyQ (lewy muchowiec, z normalnymi oczami). Po wprowadzeniu eyFLP, Gal80 jest wyrzucany z komórek fotoreceptorów, łagodząc supresję GMR-Gal4 i włączając ekspresję polyQ. Prowadzi to do much ze zdegenerowanymi i odbarwionymi oczami (prawa mucha).