O objetivo geral deste protocolo é demonstrar como apresentar odorantes de baixa volatilidade para a gravação de sensibilidade única a partir de neurônios receptores olfativos de Drosophila que respondem a feromonas cuticulares de cadeia longa.
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Artigo de método
O objetivo geral deste protocolo é demonstrar como apresentar odorantes de baixa volatilidade para a gravação de sensibilidade única a partir de neurônios receptores olfativos de Drosophila que respondem a feromonas cuticulares de cadeia longa.
Os insetos dependem do seu odor do sono para orientar uma ampla gama de comportamentos que são críticos para sua sobrevivência, como busca de alimentos, evasão de predadores, oviposição e acasalamento. Muitos produtos químicos de volatilidades variáveis foram identificados como odorantes naturais que ativam os neurônios de receptores olfatórios de insetos (ORNs). No entanto, o estudo das respostas olfativas a odorantes de baixa volatilidade foi dificultado pela incapacidade de apresentar efetivamente tais estímulos usando métodos convencionais de entrega de odor. Aqui, descrevemos um procedimento que permite a apresentação efetiva de odorantes de baixa volatilidade para a Gravação Single-Sensillum in vivo (SSR). Ao minimizar a distância entre a fonte de odor e o tecido alvo, este método permite a aplicação de odorantes biologicamente salientes, mas até então inacessíveis, incluindo o ácido palmitoleico, um feromônio estimulante com efeito demonstrado sobre ORN envolvidos no namoro e comportamento de acasalamento 1 .Nosso procedimento permite, assim, uma nova via para ensaiar uma série de odorantes de baixa volatilidade para o estudo da olfação de insetos e da comunicação de feromonas.
As ORN de Drosophila respondem a um grande número de odorantes, com extensões de cadeia de carbono amplamente variadas e uma variedade de grupos funcionais, incluindo ésteres, álcoois, cetonas, lactonas, aldeídos, terpenos, ácidos orgânicos, aminas, compostos de enxofre, heterocíclicos e aromáticos 2 , 3 . Os odorantes variados em suas características físico-químicas podem ter volatilidades marcadamente diferentes, indicadas pela pressão de vapor do composto. Notavelmente, os odorantes biologicamente relevantes para Drosophila melanogaster diferem enormemente em sua volatilidade. Por exemplo, as ORN Ir92a respondem à amônia 4 , que é altamente volátil, com uma pressão de vapor de 6,432 mmHg a 20 ° C. Em contraste, Or67d ORN responde a um feromônio masculino, cis- acetato de vccencenilo ( c VA) 5 , 6 , cuja pressão de vapor é de 43 mmHg a 20 ° C.
Ove_content "> Estudar a resposta olfativa a odorantes de baixa volatilidade é particularmente desafiador com os métodos convencionais de entrega de odor, nos quais os odorantes são entregues através de um fluxo de ar transportador sobre uma distância relativamente longa ( ou seja, vários centímetros). Como tal, as respostas olfativas relatadas Para um determinado odorante de baixa volatilidade pode variar muito, dependendo do design do sistema de entrega de odor. Por exemplo, a resposta relatada de Or67d ORNs a uma dose elevada de c VA varia de ~ 40 7 -> 200 picos / s 6 Além disso, a entrega ineficaz de c VA com métodos de entrega convencionais provavelmente é atribuída a resultados falso-negativos, levando à interpretação de que c VA por si só não é suficiente para ativar Or67d ORNs 8. Essa interpretação foi posteriormente desafiada por outro estudo usando um odor método de entrega de curto alcance 9. é, por conseguinte, imperaPara desenvolver um sistema robusto de entrega de odor para a apresentação efetiva de odorantes de baixa volatilidade.Recentemente, identificamos vários ácidos graxos cuticulares de cadeia longa como ligandos para Or47b ORNs. Eles estão alojados no tipo 4 Antennal Trichoid Sensillum (at4). Entre os odorantes de ácidos graxos de cadeia longa, descobrimos que o ácido palmitoleico funciona como um feromônio afrodisíaco que promove o namoro masculino ativando Or47b ORNs 1 . No entanto, em outro estudo usando um método de entrega de odor convencional, o laurate de metilo mostrou provocar respostas de Or47b ORNs, enquanto que o ácido palmitoleico não provocou resposta quando apresentado a partir da mesma distância 10 . Em comparação com c VA, os ácidos gordurosos de cadeia longa são ainda menos voláteis, com pressões de vapor inferiores a 0,001 mmHg a 25 ° C 11 . A baixa volatilidade intrínseca de odorantes de ácidos graxos de cadeia longa, que impede a apresentação eficiente à antena viaSistemas convencionais de entrega de odor, provavelmente representaram os resultados falso-negativos 10 . Esta inconsistência destaca a inadequação dos sistemas convencionais de entrega de odor na apresentação de odorantes de baixa volatilidade. Foi anteriormente demonstrado que a entrega efetiva de odores cuticulares de mosca requer proximidade próxima entre a fonte de odor e o tecido alvo 6 . Assim, para caracterizar completamente os efeitos das feromonas biologicamente ativas, imitando a distância a partir da qual provavelmente são encontradas pelas moscas da fruta na natureza 12 , 13 , concordamos que a distância mínima deve ser dada prioridade em nosso procedimento.
Nosso método possui outras vantagens, incluindo a compatibilidade com plataformas e técnicas de eletrofisiologia padrão. Configurações de plataforma pré-existentes requerem modificações mínimas para acomodar este protocolo, e a maioria das etapas de SSR requerem apenas pequenos ajustes. esteTorna nossa técnica prontamente acessível para pesquisadores experientes em SSR. Além disso, nossa técnica permite a apresentação de odorantes de baixa volatilidade com início e deslocamento nítidos, correlacionando o estímulo com a resposta neuronal. Finalmente, o layout de hardware facilita trocas rápidas entre cartuchos odorantes, agilizando a coleta de dados em uma faixa de dosagem desejada.
Começamos por revisar a preparação de eletrodos de referência e de gravação, solução de Hemolinflamadinha Adulto (AHL), cartuchos de entrega de odorantes e o correspondente olfatômetro. Em seguida, discutimos a preparação das soluções de odorantes com ácido palmitoleico, seguido da preparação da mosca para gravação. Continuamos a considerar os critérios para a seleção de um sensil trichoid para registrar e examinar mais de perto o posicionamento do cartucho odorante antes de apresentar dados representativos adquiridos usando este método. Finalmente, concluimos explorando aplicações úteis desta técnicaAlguns problemas encontrados e suas soluções.
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1. Preparação do hardware para a gravação at4
2. Preparação de Soluções de Odorante de Ácido Palmitoleico para Entrega
NOTA: Or47b ORNs respondem tanto ao ácido cis como ao trans -palmitoleico. Como o ácido palmitoleico é instável em RT, os estoques são armazenados a -20 ° C e utilizados dentro de um mês após a abertura. O etanol é o solvente de escolha para o ácido palmitoleico.
3. Preparação da Drosophila para o Acesso Prático ao At4 Sensilla para Gravação Eletrofisiológica In Vivo
NOTA: As moscas WT (Berlim) são criadas em meio de farinha de milho padrão a 25 ° C em um ciclo luz-escuro de 12:12. Após a eclosão, as moscas são separadas por sexo em grupos de dez, pelo que são alojados em grupo até 7 d de idade. Or47b ORNs em moscas masculinas e femininas respondem ao ácido palmitoleico. Por simplicidade, apenas as moscas do sexo masculino são examinadas no estudo atual.
4. Gravação da atividade de At4 Sensillum a partir de Or47b ORNs nos Trichoids at4 em Resposta ao Ácido Palmitoleico
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Nossa técnica foi aplicada com sucesso para determinar a eficácia relativa dos isómeros trans ( Figura 5A ) versus cis ( Figura 5B ) do ácido palmitoleico. Nossos dados representativos demonstram que o ácido trans -palmitoleico é um ligando mais efetivo para Or47b ORNs quando comparado à isoforma cis ( Figura 5C ). Um único neurônio foi registrado de cada mosca, c...
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Aqui, descrevemos um procedimento pelo qual as respostas de Or47b ORNs ao ácido palmitoleico podem ser induzidas e registradas de forma robusta. Modificamos um método convencional de entrega de odor de longa distância 2 , 7 , 10 para solucionar o problema da entrega insuficiente de odorantes de feromonas. Abordamos a questão da baixa volatilidade odorante através da entrega do composto através de cartuchos odorantes, cuja abert...
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Os autores não têm nada a revelar.
Agradecemos a Ye Zhang pela ajuda com os traços da amostra e Tin Ki Tsang pela ajuda com as imagens. Este trabalho foi apoiado por um Prêmio de Carreira Antecipada da Fundação Ray Thomas Edwards e uma concessão NIH (R01DC015519) para concessões de C.-YS e NIH (R01DC009597 e R01DK092640) para JWW
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Configuração de preparação e Materiais Diversos | |||
| Pipetas | Sutter Instruments Novato CA USA | P97 | Extrator de Pipetas |
| Capilares de Vidro Borosilicato | World Precision Instruments Sarasota FL EUA | 1B100F-4 | para fazer hastes de retenção |
| Capilares de Vidro de Aluminossilicato | Sutter Instruments Novato, CA, EUA | AF100-64-10 | para fazer eletrodos |
| Lâminas de microscópio Superfrost | Fisher Scientific Pittsburgh, PA, EUA | 12-550-143 | para estação de preparação para moscas |
| Fita dupla face permanente | Scotch St. Paul MN USA | NA | para estação de preparação para moscas |
| Microscópio vertical | Olympus Shinjuku Tóquio Japão | BX51 | para equipamento de gravação |
| Plastalina massa de modelar | Van Aken North Charleston SC EUA | B0019QZMQQ | para estação de preparação e para estabilizar a haste de retenção |
| Unidade de Filtro Descartável Estéril de Fluxo Rápido com Membrana SFCA, 0,45 mm | Nalgene Rochester NY EUA# | 156-4045 | para esterilizar solução AHL |
| Nome | Empresa | Número do Catálogo | Comentários |
| Cartridge Materials | |||
| 200 µ Ponta de pipeta L | VWR Radnor PA USA | 53508-810 | para fazer cartuchos de odor e preparação de moscas |
| Papel de filtro | Whatman Maidstone Kent UK | 740-E | para fazer cartuchos de odor |
| Dessecador a Vácuo | Cole-Parmer Vernon Hills IL USA | VX-06514-30 | para vaporizar solvente de etanol |
| Nome | Empresa | Número de Catálogo | Comentários |
| Materiais Odorantes | |||
| cis-palmitoleic acid | Cayman Chemical Ann Arbor MI USA | #10009871 (CAS # 373-49-9) | Or47b odorante |
| ácido trans-palmitoleico | Cayman Chemical Ann Arbor MI USA | #9001798 (CAS # 10030-73-6) | Or47b odorante |
| Ethanol | Spectrum Chemical MFG. New Brunswick NJ USA | E1028-500MLGL | para diluir ácido palmitoleico |
| Nome | Empresa | Número de Catálogo | Comentários |
| Materiais de Configuração do Rig | Micromanipulador de cartucho | ||
| Odorant | Siskiyou Grants Pass OR USA | MX130R | para posicionar o olfatômetro |
| Software Flow Vision | Alicat Tuscon, AZ, EUA | , FLOWVISIONSC | software para controlar a vazão |
| Controlador de Massa | Alicat Tuscon, AZ, EUA | MC-2SLPM-D | para controlar a vazão de ar umidificado |
| Controlador de Massa | Alicat Tuscon, AZ, EUA | MC-500SCCM-D | para controlar a vazão para estimulação de odores, |
| Clampex | Molecular Devices Sunnyvale, CA, EUA | Ver. 10.4 | Software de aquisição de |
| dados Tubo de entrega de ar | Ace Glass Vineland NJ USA | 8802-936 | para fornecer ar umidificado |
| Lente objetiva 50X | Olympus Shinjuku Tóquio Japão | LMPLFL50X | equipamento de gravação |
| Clampfit 10 | Molecular Devices Sunnyvale CA USA | Ver. 10.4 | software para análise de picos |
| Igor Pro 6 | WaveMetrics Lake Oswego OR USA | Ver. 6.37 | software para análise de dados |
| Monitor de Áudio | ALA Scientific Instruments Farmingdale NY USA | NPIEXB-AUDIS-08B | Relata auditivamente picos individuais |
| Amplificador Extracelular | ALA Scientific Instruments Farmingdale NY USA | NPIEXT-02F | para aumentar a amplitude dos sinais elétricos |
| Controlador de Válvula | Warner Instruments | VC-8 | para controlar a abertura da válvula para estimulação de odor |
| Eletrodo de Gravação Micromanipulador | Sutter Instruments Novato CA USA | MP-285 | para posicionar o eletrodo de gravação |
| Amplificador de Headstage | ALA Scientific Instruments Farmingdale NY USA | EQ-16.0008 | para aumentar a amplitude dos sinais elétricos |
| Osciloscópio | Tektronix Beaverton OU EUA | TDS2000C | Relatório visual de picos individuais |
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