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drosófila Optogenética: um método para manipular circuitos neuronais

30 de abril de 2023

Neste artigo

Resumo

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Fonte: de Vries, S. E., Clandinin, T. Estimulação optogenética do comportamento de fuga em Drosophila melanogaster. J. Vis. Exp. (2013).

A optogenética permite o uso da luz para manipular neurônios que são geneticamente modificados para expressar opsinas específicas – proteínas sensíveis à luz cuja ativação da luz desencadeia uma mudança no estado do neurônio. Aqui descrevemos uma abordagem optogenética em Drosophila usando a opsina Channelrhodopsin2. O protocolo de exemplo apresenta um conjunto de ensaios optogenéticos para estudar os circuitos neuronais por trás do comportamento de fuga da mosca.

Protocolo

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Este protocolo é um trecho de de Vries e Clandinin, Estimulação Optogenética do Comportamento de Fuga em Drosophila melanogaster, J. Vis. Exp.(2013).

1. Gerar moscas de channelrhodopsin

  1. Cruze as moscas UAS-ChR2 com o driver Gal4 de sua escolha, usamos G105-Gal4, que é expresso em neurônios Foma-1 no lobo óptico.
  2. Para eliminar a possibilidade de uma resposta visual à estimulação da luz azul, ambas as linhas de mosca estão em um fundo w + norpA.
  3. Resultado final: w+norpA; G105-Gal4/UAS-ChR2 +
  4. Depois que as moscas adultas se aproximarem, coloque as fêmeas selecionadas em alimentos frescos, suplementados com 10 μM de all-trans-retinal (um cofator necessário para ChR2) e protegidos da luz, por 3 dias antes de realizar o ensaio comportamental.

2. Faça 10 μM de Alimentos Aprimorados com Totalmente Trans-retinal

  1. Dissolva 100 mg de totalmente trans-retinal em 17,6 ml de etanol a 95% para fazer 20 mM de retina. Mantenha todo o trans-retinal protegido da luz o tempo todo.
  2. Derreta a comida padrão de fubá no micro-ondas e deixe esfriar até ficar quente ao toque.
  3. Misture 50 μl de 20 mM de all-trans-retinal em frascos para injetáveis de 10 ml de alimento para moscas.
  4. Deixe os frascos esfriarem e mantenha-os protegidos da luz.

3. Equipamento

  1. Pontas de pipeta: As pontas de pipeta padrão de 1.000 μl são cortadas perto da ponta, criando um diâmetro de poro de ~2,25 mm.
  2. Plataforma (consulte Figura 1).
    1. Uma base Delrin, 17 cm X 25 cm, foi construída com orifícios roscados em cada canto para encaixar conectores de mangueira de refrigerante NPT de 1/4".
    2. Um suporte vertical, feito de Delrin, é fixado no centro da base. As dimensões totais são 25 mm X 40 mm X 65 mm (largura X profundidade X altura). Uma ranhura de 10 mm de largura percorre o comprimento do suporte, com um parafuso de aperto manual na parte inferior. Uma plataforma é fixada na parte superior do suporte, 25 mm X 40 mm X 10 mm, com um orifício de 3,5 mm de diâmetro alinhado com a ranhura no suporte.
  3. Matrizes de LED (consulte Figura 1).
    1. Quatro braços de mangueira de refrigerante, ~ 18 cm de comprimento, são fixados na base da plataforma usando o conector da mangueira de refrigerante. A mangueira de refrigeração é usada apenas como suporte estrutural e não é usada para fins de resfriamento.
    2. Ranhuras devidamente espaçadas são cortadas na peça final da mangueira de refrigerante de cada braço para fixar um dissipador de calor na extremidade de cada braço.
    3. Um LED azul Rebel Tri-Stars é montado em cada dissipador de calor usando fita adesiva térmica pré-cortada. Uma lente Carclo 18° Tri-lens é afixada em cada Tri-Star.
    4. Os LED Tri-Stars são conectados aos drivers BuckPuck DC e a uma fonte de alimentação conforme especificado. Organizamos nossa configuração com cada BuckPuck alimentando dois Tri-Stars em série.
    5. A iluminação de todos os quatro LED Tri-Stars a 700 mA produziu uma irradiância de 713 W/m2 em nossa plataforma.
  4. Câmera: A câmera é montada em um pequeno tripé e focada na parte superior da plataforma.

4. Ensaio Comportamental

  1. Anestesie brevemente as moscas no gelo.
  2. Coloque moscas individuais nas pontas da pipeta, usando fita adesiva para fechar as duas extremidades da ponta.
  3. Depois que as moscas acordarem e estiverem explorando ativamente a ponta da pipeta, remova a fita e coloque uma pipeta na ranhura do suporte vertical. O parafuso de aperto manual é usado para prender a ponta da pipeta no lugar e fechar a parte inferior da ponta.
  4. À medida que a mosca explora a ponta da pipeta (normalmente 30 a 60 segundos), inicie a gravação da câmera pouco antes de a mosca emergir da ponta para a plataforma.
  5. Depois que a mosca emergir na plataforma, aguarde 1-2 segundos e acenda os LEDs azuis. Use um cronômetro para medir manualmente o tempo até que a mosca inicie o voo.

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Resultados

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Figura 1: Configuração experimental mostrando a plataforma com o suporte vertical e os quatro braços de mangueira de refrigerante segurando dissipadores de calor com matrizes de LED afixadas a eles. (A) A configuração sob iluminação ambiente. (B) A configuração quando os LEDs estão acesos. (C) Uma visão aproximada de um LED Tri-Star no dissipador de calor. (D

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Reagente
Totalmente trans RetinalAvanço Científico Químico IncR3041
equipamento
Dissipador de calor 9.2 C/WLuxeonstarLPD30-30B30 mm quadrados X 30 mm de altura
Carclo 18° Tri-LensLuxeonstarRolamento 10507
LED Blue Rebel na base Tri-StarLuxeonstarMR-B0030-20T470 nm, 174 lm @ 700 mA.
Driver BuckPuck DC de 700 mALuxeonstar3021-D-E-700
Chicote de fiação para driver BuckPuckLuxeonstar3021-ELE
Fita adesiva térmica pré-cortadaLuxeonstarLXT-S-12Base hexagonal de 20 mm
Mangueira de Refrigerante Snap-Loc, ID de 1/4"McMaster-Carr5307K49
Conector de mangueira de refrigerante Snap-LocMcMaster-Carr5307K391/4" NPT Macho
Fonte de alimentação DC programável de modo de comutação de grau de laboratórioPrecisão BK1698
Câmera ExilimCasioEX-FH20

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Etiquetas

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