UWAGA: Ten protokół opisuje przygotowanie (Sekcje 1 - 3), wykonanie (Sekcja 4) i analizę (Sekcja 4) testów sytości 2D. Następnie, używając stymulacji dopaminergicznej jako przykładu, sekcja 5 pokazuje, jak połączyć stymulację termogenetyczną z testami sytości 2D w celu wywołania hiperseksualności. W sekcji 6 opisano 3 sposoby weryfikacji wyników testów sytości 2D. Wreszcie sekcja 7 pokazuje, jak zmierzyć odzyskiwanie popędu godowego u samców much.
1. Produkcja 8- i 32-komorowych aren behawioralnych
UWAGA: Każda arena behawioralna składa się z kilku warstw laserowo wycinanych arkuszy plastiku połączonych sześciokątnymi i nakrętkami skrzydełkowymi w każdym z czterech rogów (Rysunek 1A).
- Stwórz warstwy areny. Wykonaj każdą warstwę za pomocą wycinarki laserowej, aby przyciąć arkusze tworzywa akrylowego do odpowiedniego kształtu (patrz Rysunek 1B, 1C dla produktów).
UWAGA: Wiele instytucji badawczych posiada wycinarki laserowe w swoich warsztatach mechanicznych lub przestrzeniach produkcyjnych. Jeśli instytucja ma dostęp do wycinarki laserowej, wykonaj następujące kroki. Jeśli nie, postępuj zgodnie z instrukcjami w kroku 1.2.
- Dla każdej warstwy otwórz wzór projektowy w oprogramowaniu wycinarki laserowej.
UWAGA: Projekty można znaleźć w odpowiednio nazwanych plikach PDF (np. 8-Chamber Arena - Layer 2 - Doors.pdf) w Materiałach uzupełniających 1. Plik ten zawiera również adnotacje dotyczące rodzaju użytego tworzywa sztucznego (np. przezroczysty akryl 1/8 cala (tj. 3,175 mm)). Dokładna grubość każdej warstwy nie jest krytyczna. Głównym wymaganiem jest pozostawienie 0,12 cala (3 mm) lub więcej wolnej przestrzeni pionowej w komorach.
- Dostosuj ustawienia lasera (moc, ostrość itp.) do rodzaju i grubości użytego tworzywa sztucznego. Umieść plastik w łożu wycinarki laserowej i uruchom wycinarkę laserową.
UWAGA: Te ustawienia będą się znacznie różnić w zależności od modelu wycinarki laserowej i siły jej lasera. Znajdź odpowiednie ustawienia w oparciu o wcześniejsze doświadczenia lub wykonując próbne cięcia na złomie plastikowym. Głębokie sześciokątne grawerunki są zawarte w projekcie do wgłębienia sześciokątnych. Ta funkcja pozwala na dokręcenie nakrętek skrzydełkowych jedną ręką i pozwala na płaskie oparcie aren na ławce (bez wystających). Niemniej jednak wykonywanie głębokich grawerunków jest często trudne do osiągnięcia i czasochłonne przy użyciu wycinarki laserowej. Ten krok jest opcjonalny i można go pominąć bez wpływu na wyniki zachowań.
- Podczas cięcia ościeżnicy (Warstwa 2, Rysunek 1A) należy również użyć odpowiednich ustawień lasera do grawerowania numerów komór zawartych w projekcie (jak na rysunku 1B, 1C).
- Złóż zamówienie u internetowego producenta cięcia laserowego. Prześlij wszystkie pliki projektowe PDF dla areny 8- i/lub 32-komorowej i określ rodzaj materiału (np. 1/8 cala (tj. 3,175 mm) przezroczysty akryl) na podstawie adnotacji w plikach. Wyniki będą przedstawione jak na rysunkach 1B (arena 8-komorowa) i 1C (arena 32-komorowa).
- Zamontuj areny za pomocą czterech sześciokątnych i czterech nakrętek radełkowanych, aby wyrównać i przytrzymać razem warstwy tworzywa sztucznego (Rysunek 1A). Areny będą wyglądały jak na rysunku 1D, 1E (8-komorowym) i rys. 1F, 1G (32-komorowym).
UWAGA: Ściana pokarmowa (warstwa 4 na rysunku 1A) jest używana tylko do testów sytości 2D i jest pomijana w 32-komorowych arenach, które są używane w testach zalotów.
2. Przygotowanie żywności do testu sytości 2D
UWAGA: Ponieważ test sytości 2D trwa 4,5 godziny, na arenie używa się pokarmu dla much, aby zapewnić pożywienie i wodę. Protokół ten wykorzystuje między innymi konwencjonalny pokarm dla much z mąki kukurydzianej i agaru.
- Częściowo zmontuj arenę sytości 2D (8-komorową) z warstwami 3 - 6 (patrz rysunek 1A dla przypisania warstw) i dokręć ją nakrętkami skrzydełkowymi i sześciokątnymi.
- Umieść świeży pokarm na muchy w czystej butelce nadającej się do kuchenki mikrofalowej. Dodaj tyle wody, aby pokryć dolną powierzchnię butelki (Rysunek 2A).
- Podgrzewaj żywność w kuchence mikrofalowej na wysokich obrotach przez 30 - 45 s. Sprawdź postęp i mieszaj co 15 sekund, aż się rozpuści (Rysunek 2B). ostrożność! Pokarm dla much łatwo się kipi.
- Użyj końcówki pipety o pojemności 1 000 μl (Rysunek 2C), aby powoli przenieść ~1 ml stopionego pokarmu do każdej komory (Rysunek 2D).
- Pozostaw żywność do ponownego zestalenia się w temperaturze 4 °C przez ~10 minut (Rysunek 2E) przed całkowitym złożeniem areny (Rysunek 2F).
- Wykorzystaj gotową arenę do eksperymentów (patrz rozdział 4) lub przechowuj w temperaturze 4 °C.
- Przechowuj resztki jedzenia w temperaturze 4 °C i użyj ponownie.
3. Przygotowanie dziewiczych samic do testów behawioralnych
UWAGA: Testy sytości 2D wykorzystują dużą liczbę dziewiczych samic much (~120 - 160 dla pełnej areny behawioralnej), które są trudne do zebrania przy użyciu standardowych metod. W tej sekcji opisano alternatywne podejście wykorzystujące transgen hs-hid na chromosomie Y28, które zostało z powodzeniem zastosowane w testach zalotów25,29. Stado używane do wyhodowania białookich dziewiczych samic ma genotyp w1118(X)/hs-hid(Y);+/+;+/+ (numer stada Bloomington 24638).
- Muchy należy przelać do nowej butelki, gdy 20-50% poczwarek zostanie zamkniętych (patrz na przykład rysunek 3A) i będzie wystarczająco dużo samców (5-10), aby rozmnożyć stado.
- Szok termiczny oryginalnej butelki w gorącej kąpieli wodnej o temperaturze 37 °C przez 1 godzinę, aby wystarczająco aktywować hs-hid do zabicia samców (Rysunek 3B). Po szoku cieplnym tylko samice zostaną zamknięte z tych butelek, a więc pozostaną dziewicze do czasu testów.
UWAGA: Upewnij się, że wszystkie boki butelki są równomiernie podgrzane (patrz rysunek 3A dla przewodu wodnego). Wydłuż ten czas do 2 godzin, jeśli 1 godzina nie wystarcza do eutanazji wszystkich mężczyzn.
- Izoluj zebrane samice przez co najmniej 3 dni przed eksperymentami, aby upewnić się, że są wystarczająco duże, aby być wrażliwymi seksualnie25,29.
UWAGA: Samce bez chromosomu Y czasami wywodzą się z tego stada. Te samce mają białe oczy i nie są dotknięte szokiem cieplnym, ponieważ nie zawierają transgenu hs-hid. Nie mogą wytwarzać nasienia i dlatego nie mogą zmniejszać receptywności u samic30,31.
4. Wykonywanie i ocenianie testów sytości 2D
UWAGA: Ważne jest, aby kontrolować wiek samców, ponieważ popęd godowy zmienia się wraz z wiekiem. Ten protokół używa samców, którzy mają 3 - 4 dni old25.
- Ustaw inkubator na żądaną temperaturę (np. 23 °C w przypadku standardowych eksperymentów RT) i wilgotność (>30%). W przypadku inkubatorów bez kontroli wilgotności wystarczy pozostawienie filiżanki wody w inkubatorze.
- Umieść w inkubatorze 2-D arenę do oznaczania sytości na ~30 minut, aby wyrównać temperaturę i zapobiec kondensacji w komorach w trakcie eksperymentu. Drzwi obrotowe powinny być w pozycji otwartej.
- Użyj aspiratora much32, aby zassać 15 - 20 dziewiczych samic do każdej komory areny (Rysunek 4).
UWAGA: Ważne jest, aby samice i samce nie były znieczulane w tym samym dniu, w którym przeprowadzany jest test. Z naszego doświadczenia wynika, że może to wpłynąć na receptywność samic i zachowania godowe samców.
- Odessać 1 samca do każdej komory.
- Umieść załadowaną arenę w inkubatorze pod standardową kamerą konsumencką (Rysunek 5) i filmuj przez 4,5 godziny.
- Oceniaj filmy, zwracając uwagę, kiedy każdy samiec muchy rozpoczyna i kończy każde krycie (tj. kopulację). Ten krok może być na początku czasochłonny. Przy odrobinie wprawy można oceniać filmy z prędkością 5x lub wyższą.
UWAGA: Ponieważ muchy łączą się w pary przez ~20 minut w temperaturze ~23 °C (krótszy czas w wyższych temperaturach)29, można przejrzeć pierwsze 15 minut każdego krycia.
- Po zarejestrowaniu wszystkich czasów krycia, zsumuj liczbę kryć dla każdej muchy (patrz reprezentatywne wyniki).
- Użyj podanego kodu, aby wygenerować etogram. Zobacz Materiał uzupełniający 2, aby zapoznać się z kodem, instrukcjami i przykładowymi danymi.
- Użyj CO2 lub niskiej temperatury, aby znieczulić muchy przed ich usunięciem.
5. Wykorzystanie manipulacji termogenetycznej do odwrócenia sytości w testach sytości 2D
UWAGA: Ten protokół sprawdza, czy stymulacja termogenetyczna określonej populacji neuronów może przezwyciężyć uczucie sytości. Eksperymentalne muszki wyrażają wrażliwy na ciepło kanał kationowy TrpA1 w określonych populacjach neuronów (UAS-TrpA1). Poniższe kroki dotyczą stymulacji neuronów dopaminergicznych (TH-Gal4), które, jak wykazano, promują popęd godowy25. Kroki te można wykorzystać w połączeniu z innymi czynnikami neuronalnymi w celu odkrycia innych populacji, które promują popęd godowy.
- Aby termogenetycznie wywołać zachowania godowe u nasyconych much, należy zwiększyć temperaturę w inkubatorze (np. z 23 °C do 28,5 °C) po zakończeniu pełnego 4,5-godzinnego eksperymentu sytości 2D.
- Gdy inkubator osiągnie żądaną temperaturę, kontynuuj stymulację cieplną i oceniaj krycia (tj. kopulacje) samców przez 1 godzinę (patrz Reprezentatywne wyniki).
UWAGA: Temperatura i czas trwania stymulacji mogą się różnić w zależności od genotypu, dlatego konieczne jest rozwiązanie problemów z optymalnymi warunkami, które zapobiegają nadmiernej stymulacji neuronów, jednocześnie wytwarzając solidny fenotyp.
6. Używanie zalotów i lokomocji do weryfikacji sytości
UWAGA: Ta sekcja opisuje 3 opcjonalne metody, które mogą być użyte do weryfikacji wyników testów sytości 2D. Nie są one wymagane dla każdego testu.
- Użyj testów zalotów, aby zweryfikować sytość.
- Zaaspiruj jednego samca i jedną dziewiczą samicę do każdej z 32 komór na arenie zalotów.
- Filmuj muchy przez ~20 minut za pomocą standardowej kamery konsumenckiej.
- Oceń indeks zalotów (CI), aby określić ilościowo zaloty25; jest to ułamek czasu spędzonego na wykonywaniu zachowań godowych (śpiewanie, podążanie itp.) i krycie (tj. kopulacja) w ciągu 5 minut. To okno rozpoczyna się od pierwszego wystąpienia zachowania godowego. Jeśli samiec muchy nie rozpocznie zalotów w ciągu pierwszych 15 minut, jego CI wynosi 0. Naiwne muchy WT powinny wykazywać CI większe niż 0,9, podczas gdy w pełni nasycona mucha powinna mieć CI poniżej 0,2. Można również rozważyć inne środki zalotów23,33.
- Punktacja zalotów w testach sytości 2D
- Oceń ilość czasu, jaką samiec muchy spędza na zalotach, w okresie testu sytości 2D (np. pierwsza godzina). Zaloty definiuje się jako mężczyznę wykonującego dowolny etap rytuału (śpiewanie, podążanie itp.). W przeciwieństwie do sekcji 6.1.3, ten krok nie obejmuje czasu, jaki samiec spędza na kryciu.
- Podziel powyższy czas zalotów przez całkowity czas, w którym samiec nie kopulował (tj. nie kopulował) w tym samym okresie. Na przykład, jeśli samiec leci przez 15 minut i kopuluje przez 20 minut w ciągu pierwszej godziny, stosunek wynosi 15 min / (60 min - 20 min) = 0,375. Stosunek ten jest pokazany jako "Ułamek czasu niegodowego w zalotach" w reprezentatywnych wynikach.
- Wykorzystanie testu lokomocji do oceny wyczerpania
- Częściowo zmontuj 32-komorową arenę ze wszystkimi częściami oprócz arkusza kontrastu.
- Odessaj jednego samca muchy (bez samicy much) do każdej z 32 komór na arenie zalotów.
- Filmuj muchy przez ~10 minut za pomocą standardowej kamery konsumenckiej.
- Śledź muchy za pomocą wtyczki MTrack2 w ImageJ (http://valelab.ucsf.edu/~nstuurman/ijplugins/MTrack2.html).
7. Odzyskiwanie popędu krycia po teście sytości 2-D
- Wykonać test sytości 2D, jak opisano w sekcji 4, ale odessać samiec wylatuje na koniec testu.
- Izolować samce much w temperaturze 23 °C przez żądaną liczbę dni.
- Wykonaj test sytości 2D z odzyskanymi samcami i oceń ich krycia (tj. kopulacje) tylko przez 1 godzinę (patrz Reprezentatywne wyniki).