Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

дрозофила Оптогенетика: метод манипулирования нейронными цепями

3.7K просмотров

30 апреля 2023 г.

В этой статье

Аннотация

Источник: de Vries, S. E., Clandinin, T. Оптогенетическая стимуляция поведения побега у Drosophila melanogaster. J. Vis. Exp. (2013).

Оптогенетика позволяет использовать свет для манипулирования нейронами, которые генетически спроектированы для экспрессии специфических опсинов - светочувствительных белков, световая активация которых вызывает изменение состояния нейрона. Здесь мы оптогенетически подходим к дрозофиле с использованием опсина Channelrhodopsin2. Пример протокола включает в себя набор оптогенетических анализов для изучения нейронных схем, стоящих за поведением мухи при побеге.

Протокол

Этот протокол является выдержкой из de Vries and Clandinin, Optogenetic Stimulation of Escape Behavior in Drosophila melanogaster, J. Vis. Exp.(2013).

1. Создание каналродопсина мух

  1. Cross UAS-ChR2 летает с выбранным вами драйвером Gal4, мы используем G105-Gal4, который выражается в нейронах Foma-1 в оптической доле.
  2. Чтобы исключить возможность визуальной реакции на стимуляцию синим светом, обе линии мухи находятся на фоне w+norpA.
  3. Конечный результат: w+norpA; G105-Gal4/UAS-ChR2 +
  4. После того, как взрослые мухи приблизятся, посадите выбранных самок на свежий корм, дополненный 10 μМ полностью транс-ретиналь (кофактор, необходимый для ChR2) и защищенный от света, за 3 дня до проведения поведенческого анализа.

2. Приготовьте 10 μM полностью транс-ретинальный улучшенный корм

  1. Растворите 100 мг полностью транс-ретиналя в 17,6 мл 95% этанола до получения 20 мМ ретиналя. Всегда держите транс-ретиналь защищенным от света лицом.
  2. Растопите стандартный корм из кукурузной муки в микроволновой печи и дайте остыть до теплого состояния.
  3. Смешайте 50 мкл 20 мМ полностью транс-ретиналь во флаконах по 10 мл корма для мух.
  4. Дайте флаконам остыть и хранить в защищенном от света месте.

3. Оборудование

  1. Наконечники для пипеток: Стандартные наконечники пипеток объемом 1 000 мкл разрезаются рядом с наконечником, создавая диаметр пор ~2,25 мм.
  2. Платформа (см. Рисунок 1).
    1. Основание Delrin, 17 см X 25 см, было сконструировано с резьбовыми отверстиями на каждом углу для установки соединителей шланга охлаждающей жидкости 1/4" NPT.
    2. Вертикальный держатель, изготовленный из делрина, крепится к центру основания. Габаритные размеры составляют 25 мм X 40 мм X 65 мм (ширина X глубина X высота). По всей длине держателя проходит канавка шириной 10 мм, а внизу находится винт с накатанной головкой. К верхней части держателя прикреплена платформа размером 25 мм X 40 мм X 10 мм с отверстием диаметром 3,5 мм, совмещенным с пазом в держателе.
  3. Светодиодные матрицы (см. Рисунок 1).
    1. Четыре рукава шланга охлаждающей жидкости длиной ~18 см прикреплены к основанию платформы с помощью соединительного соединителя шланга охлаждающей жидкости. Шланг охлаждающей жидкости используется только в качестве конструкционной опоры и не используется для охлаждения.
    2. Правильно расположенные канавки вырезаются в конечном элементе шланга охлаждающей жидкости каждого рычага, чтобы прикрепить радиатор к концу каждого рычага.
    3. Синий светодиод Rebel Tri-Stars крепится к каждому радиатору с помощью предварительно нарезанной термоклейкой ленты. К каждой звезде Tri-Star прикреплена трехлинзовая линза Carclo 18°
    4. .
    5. Светодиодные Tri-Star подключаются к драйверам постоянного тока BuckPuck и источнику питания, как указано. Мы организовали нашу установку так, что каждый BuckPuck приводит в действие два Tri-Star в серии.
    6. Освещение всех четырех светодиодных Tri-Star на уровне 700 мА дало излучение 713 Вт/м2 на нашей платформе.
  4. Камера: Камера установлена на небольшом штативе и сфокусирована на верхней части платформы.

4. Поведенческий анализ

  1. Кратковременно обезболивают мух на льду.
  2. Поместите отдельных мушек в наконечники пипеток, с помощью ленты заклейте оба конца наконечника.
  3. После того, как мухи проснулись и начнут активно исследовать кончик пипетки, снимите ленту и поместите пипетку в паз в вертикальном держателе. Винт с накатанной головкой используется для фиксации наконечника пипетки на месте и для закрытия нижней части наконечника.
  4. Пока муха исследует кончик пипетки (обычно 30-60 секунд), начните съемку на камеру непосредственно перед тем, как муха выйдет из кончика на платформу.
  5. После того, как муха вылетела на платформу, подождите 1-2 секунды и включите синие светодиоды. Используйте таймер, чтобы вручную измерить время, пока муха не начнет полет.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

figure-results-1
Рисунок 1: Экспериментальная установка, показывающая платформу с вертикальным держателем и четырьмя рукавами охлаждающей жидкости, удерживающими радиаторы с прикрепленными к ним светодиодными массивами. (А) Установка при внешнем освещении. (B) Настройка, когда светодиоды горят. (C) Крупный план светодиода Tri-Star на радиаторе. (D) Крупный план Tri-Star ...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
реагент
Полностью транс сетчаткаAdvance Scientific Chemical IncР3041
оборудование
Радиатор 9,2 C/WЛюксонстарЛПД30-30Б30 мм квадрат X 30 мм высота
Трехлинзовый объектив Carclo 18°Люксонстар10507
Синий светодиод Rebel на базе Tri-StarЛюксонстарМР-Б0030-20Т470 нм, 174 лм @ 700 мА.
Драйвер постоянного тока BuckPuck 700 мАЛюксонстар3021-Д-Э-700
Жгут проводов для драйвера BuckPuckЛюксонстар3021-ХЕ
Предварительно нарезанная термоклейкая лентаЛюксонстарЛХТ-С-12Шестигранное основание 20 мм
Шланг охлаждающей жидкости Snap-Loc, внутренний диаметр 1/4 дюймаМакмастер-Карр5307К49
Соединитель шланга охлаждающей жидкости Snap-LocМакмастер-Карр5307К391/4" NPT с наружной резьбой
Лабораторный режим переключения классов Программируемый источник питания постоянного токаБК Прецизион1698 г
Камера ExilimCasioЭКС-ФХ20
.

Теги

Ченнелродопсин-2поведение избеганиявсе-транс-ретинальсиний светодиодный светоптогенетическая стимуляциязрительный стимулприготовление корма для мухповеденческий ответ