Metody izolowania i przygotowywania próbek jąder Drosophila (żywych i stałych) do obrazowania za pomocą mikroskopii kontrastu fazowego i fluorescencji są opisane tutaj.
Artykuł metodologiczny
Metody izolowania i przygotowywania próbek jąder Drosophila (żywych i stałych) do obrazowania za pomocą mikroskopii kontrastu fazowego i fluorescencji są opisane tutaj.
Drosophila melanogaster to potężny system modelowy, który był szeroko stosowany do wyjaśniania różnych procesów biologicznych. Na przykład badania zarówno żeńskich, jak i męskich linii rozrodczych Drosophila w znacznym stopniu przyczyniły się do obecnego zrozumienia mejozy, a także biologii komórek macierzystych. W literaturze dostępne są doskonałe protokoły izolacji i obrazowania jajników i jąder Drosophila 3-12. W niniejszym artykule opisano metody preparacji i przygotowania jąder Drosophila do analizy mikroskopowej wraz z dołączoną demonstracją wideo. Przedstawiono protokół izolacji jąder z brzucha dorosłych samców i przygotowania preparatów z żywymi tkankami do analizy za pomocą mikroskopii z kontrastem fazowym, a także protokół utrwalania i barwienia immunologicznego jąder do analizy za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej. Techniki te mogą być stosowane w charakterystyce mutantów Drosophila, które wykazują defekty w spermatogenezie, a także w wizualizacji subkomórkowych lokalizacji białek.
Jądra Drosophila są idealnym modelowym systemem do badania wielu procesów biologicznych, w tym regulacji komórek macierzystych, mejozy i rozwoju plemników13-18. Spermatocyty i ich wrzeciona mejotyczne są duże, a zatem wygodne do analizy cytologicznej, a rozluźnione punkty kontrolne cyklu komórkowego podczas spermatogenezy ułatwiają badanie mutacji w genach cyklu komórkowego. Różne typy komórek można zaobserwować w uporządkowanej progresji na całej długości jąder, a każde zakłócenie spermatogenezy może prowadzić do zmian w tym ogólnym układzie. Cechy te, w połączeniu z narzędziami genetycznymi Drosophila, ułatwiły analizę mutacji spermatogenezy21-23.
Etapy spermatogenezy Drosophila zostały dobrze zdefiniowane. Komórki linii rozrodczej, które rozwijają się synchronicznie w torbielach, przechodzą sekwencyjnie przez etapy spermatogenezy wzdłuż jądra. Zarówno podczas podziałów mitotycznych, jak i mejotycznych męskich komórek rozrodczych, cytokineza zachodzi niekompletnie, tak że komórki potomne pozostają połączone mostkami cytoplazmatycznymi znanymi jako kanały pierścieniowe (ryc. 1). Wierzchołkowy wierzchołek jądra zawiera populację zarodkowych komórek macierzystych, która daje początek komórkom spermatogonialnym, które przechodzą cztery podziały mitotyczne z niepełną cytokinezą w celu wytworzenia 16-komórkowych torbieli pierwotnych spermatocytów. Po premejotycznej fazie S pierwotne spermatocyty wchodzą w G2, przedłużony okres wzrostu ~90 godzin, podczas którego objętość komórkowa wzrasta ~25-krotnie. Postęp przez mejozę I i mejozę II powoduje powstawanie odpowiednio 32-komórkowych torbieli wtórnych spermatocytów i 64-komórkowych torbieli haploidalnych spermatidów. Niedojrzałe, okrągłe plemniki przechodzą rozległą przebudowę komórkową w celu wytworzenia dojrzałych plemników. Komórki postmejotyczne, w szczególności wiązki wydłużających się i dojrzałych spermatydów, zajmują większość objętości jądra.
Pomyślny transport funkcjonalnego plemnika do samic muszki wymaga koordynacji między różnymi częściami męskiego układu rozrodczego, który składa się z kilku sparowanych struktur (jądra, pęcherzyki nasienne i gruczoły dodatkowe) oraz pojedynczego przewodu wytryskowego (Rysunek 2). Plemniki są wytwarzane w jądrach i przechowywane w pęcherzykach nasiennych aż do kopulacji24. Gruczoły dodatkowe zawierają komórki wydzielnicze, które wytwarzają płyn nasienny. Plemniki migrujące z pęcherzyków nasiennych są mieszane z płynem nasiennym w przewodzie wytryskowym, który jest połączony zarówno z pęcherzykami nasiennymi, jak i gruczołami dodatkowymi. Ta mieszanina nasienia i płynu nasiennego jest ostatecznie wypompowywana z samca do pochwy samicy przez opuszkę wytryskową znajdującą się na tylnym końcu męskiego brzucha25. Białka w płynie nasiennym są niezbędne do długotrwałego przechowywania plemników w wyspecjalizowanych narządach zwanych spermatekami w drogach rozrodczych samic Drosophila 26.
Doskonałe metody izolacji jąder Drosophila i wizualizacji komórek na różnych etapach spermatogenezy są dostępne w literaturze naukowej3-12. W niniejszym dokumencie uzupełniamy ten zasób wiedzy, prezentując przykłady tych protokołów wraz z towarzyszącą demonstracją wideo. Protokół przygotowania żywych próbek jąder do mikroskopii z kontrastem fazowym opiera się na wcześniej opisanej metodzie27. Protokół wiązania formaldehydu i barwienia immunologicznego jąder również opiera się na wcześniej opisanej metodzie28. Opisane w niniejszym dokumencie podejścia zostały wykorzystane w wielu badaniach spermatogenezy Drosophila (na przykład do oceny roli dyneiny, silnika mikrotubul skierowanego na koniec ujemny, podczas spermatogenezy Drosophila).
Oprócz podstawowych protokołów, znajdują się sugestie dotyczące różnicowania sekcji tak, aby wzbogacić o spermatogonię, spermatocyty lub dojrzałe plemniki. Opisano różne metody przetwarzania jąder, tak aby torbiele albo pozostały nienaruszone, albo zostały przerwane w razie potrzeby. Zaletą stosowania jąder Drosophila jako systemu modelowego jest to, że w porównaniu z oocytami i zarodkami Drosophila, przeciwciała i barwniki mogą łatwo przenikać do komórek po ich rozproszeniu z jąder i wymagana jest mniejsza liczba etapów mycia; Dzięki temu protokoły mogą być wykonywane w stosunkowo krótkim czasie.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Sekcja jąder
2. Przygotowanie próbki i obrazowanie na żywo
3. Utrwalanie formaldehydu i barwienie przeciwciał
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przykład prawidłowo wypreparowanej pary narządów rozrodczych samca Drosophila przedstawiono na Rysunku 2A. Jądra usunięte z odwłoka dorosłego samca muchy są zazwyczaj połączone z przewodem wytryskowym (brązowy, Rysunek 2A') oraz parą gruczołów dodatkowych (zielone, Rysunek 2A') za pomocą pary pęcherzyków nasiennych (niebieskie, Rysunek 2A'). Aby oddzielić jądra od większości towarzyszącej tkanki somatycznej, należy odciąć i usunąć przewód wytrys...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Chociaż jądra much typu dzikiego można łatwo zidentyfikować ze względu na ich żółty kolor (w przeciwieństwie do sąsiednich białych tkanek), jądra białych zmutowanych much są białe, a zatem czasami można je pomylić z jelitami. Większość szczepów transgenicznych, które zazwyczaj znajdują się na białym tle, ma również białe jądra, ponieważ gen mini-biały znajdujący się w elementach P nie sprzyja akumulacji pigmentu w jądrach. Kiedy jądra Drosophila nie mogą być rozróżniane po kol...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.
Autorzy chcieliby podziękować Michaelowi Andersonowi za ustanowienie w laboratorium Lee tych akceptowanych metod badania spermatogenezy z fachową poradą Karen Hales. H. Oda i Y. Akiyama-Oda hojnie dostarczyli stado much γ-tubulina-GFP. Praca ta była wspierana przez grant NIH R01 dla L.A.L. (GM074044).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Sylgard | World Precision Instruments | SYLG184 | Dwuczęściowy elastomer silikonowy do wytwarzania pokrytego silikonem naczynia preparacyjnego z szalki Petriego Kimax |
| długopis PAP | Fisher Scientific | NC9888126 | Ted Pella #22309 |
| Bezbarwny ochraniacz do paznokci | Wet n Wild | 7780235001 | |
| ProLong Gold Antifade z technologiami DAPI | Life | P36931 | |
| Mysie przeciwciało anty-gamma-tubulinowe (klon GTU-88) | Sigma-Aldrich | T6557 | |
| Cy3-AffiniPure Goat Anti-Mouse IgG | Jackson ImmunoResearch | 115-165-003 | |
| Triton X-100 | Fisher Scientific | BP151-100 | |
| Etanol | Fisher Scientific | AC61511-0040 | |
| Metanol | Fisher Scientific | A412-4 | |
| 16% Formaldehyd | Thermo Fisher Scientific | 28908 | |
| Sigmacote | Sigma-Aldrich | SL2 | Stosować zgodnie ze wskazówkami producenta do silikonowania szkiełek nakrywkowych |
| DAPI | Sigma-Aldrich | D-9542 | 0,5 mg/ml w 75% etanolu; przechowywać w temperaturze -20 & stopni; C |
| NaCl | Research Products International Corp. | S23020 | |
| Na2HPO4 | Sigma-Aldrich | S9763 | |
| NaH2PO4 | Sigma-Aldrich | S0751 | |
| Delikatne wycieraczki Kimwipes | Fisher Scientific | S47299 | |
| BSA | Research Products International Corp. | A30075 | Szklany |
| słoik do barwienia z kopliny | Mikroskopia elektronowa Sciences | 70315 | |
| Pojedyncze matowe szkiełka mikroskopowe | Corning | 2948-75X25 | |
| Szkiełka mikroskopowe pokryte poli-L-lizyną | Polysciences, Inc. | 22247-1 | Opcjonalnie (w celu wymiany nieobrobionych szkiełek mikroskopowych) |
| Kwadratowa szklana osłona | Corning | 2865-22 | |
| Żyletki | Fisher Scientific | 12-640 | |
| Kimax szalka Petriego | Fisher Scientific | S31473 | Kimble #23060 10015 |
| Kleszcze | Dumont | 52100-51S | Wzór 5 Stereoskop |
| INOX Stemi 2000-CSObiektyw Carl Zeiss | |||
| Eclipse 80i | Nikon | ||
| Plan-Fluor 40X | Nikon | ||
| Axiophot | Carl Zeiss | ||
| Plan-Neofluar Ph2 40X Obiektyw | Carl Zeiss |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie