В настоящем протоколе изложены методы проведения крупномасштабного гравитаксисового анализа с личинками Caenorhabditis dauer. Этот протокол позволяет лучше обнаруживать поведение гравитаксиса по сравнению с анализом на основе пластин.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
В настоящем протоколе изложены методы проведения крупномасштабного гравитаксисового анализа с личинками Caenorhabditis dauer. Этот протокол позволяет лучше обнаруживать поведение гравитаксиса по сравнению с анализом на основе пластин.
Ощущение гравитации является важным и относительно недостаточно изученным процессом. Ощущение гравитации позволяет животным ориентироваться в окружающей среде и облегчает движение. Кроме того, гравитационное ощущение, которое возникает во внутреннем ухе млекопитающих, тесно связано со слухом - таким образом, понимание этого процесса имеет значение для слуховых и вестибулярных исследований. Гравитаксисовые анализы существуют для некоторых модельных организмов, включая дрозофилу. Одиночные черви ранее были проанализированы на предмет их предпочтения ориентации, когда они оседают в растворе. Тем не менее, надежный и надежный анализ для Caenorhabditis gravitaxis не был описан. Настоящий протокол описывает процедуру выполнения гравитаксис-анализов, которые могут быть использованы для тестирования сотен caenorhabditis dauers одновременно. Этот крупномасштабный, дальний анализ позволяет собирать подробные данные, выявляя фенотипы, которые могут быть пропущены в стандартном анализе на основе пластин. Движение Dauer вдоль вертикальной оси сравнивается с горизонтальными элементами управления, чтобы гарантировать, что направленное смещение обусловлено гравитацией. Затем гравитактическое предпочтение можно сравнить между штаммами или экспериментальными условиями. Этот метод может определить молекулярные, клеточные и экологические требования к гравитакси у червей.
Ощущение гравитационного притяжения Земли имеет решающее значение для ориентации, движения, координации и равновесия многих организмов. Однако молекулярные механизмы и нейросхема гравитационного ощущения плохо изучены по сравнению с другими органами чувств. У животных гравитационное ощущение взаимодействует и может быть вытеснено другими стимулами для влияния на поведение. Визуальные сигналы, проприоцептивная обратная связь и вестибулярная информация могут быть интегрированы для создания чувства осознания тела относительно окружения животного 1,2. И наоборот, гравитактическое предпочтение может быть изменено при наличии других раздражителей 3,4,5. Таким образом, гравитактическое поведение идеально подходит для изучения гравитационного ощущения и понимания сложной сенсорной интеграции нервной системы и принятия решений.
C. elegans является особенно полезным модельным организмом для изучения гравитаксиса из-за его полифенического жизненного цикла. При воздействии стрессоров во время развития, включая тепло, перенаселенность или недостаток пищи, личинки C. elegans развиваются в дауэров, которые очень устойчивы к стрессу6. Как дауэры, черви выполняют характерное поведение, такое как придирка, при которой черви «стоят» на хвостах и машут головой, что может способствовать расселению в лучшие места обитания7. Анализы Гравитаксиса C. elegans и C. japonica позволяют предположить, что личинки дауэра отрицательно гравитакс, и что такое поведение легче наблюдается у дауэров, чем у взрослых 8,9. Тестирование гравитаксиса в других штаммах Caenorhabditis может выявить естественные изменения в гравитактическом поведении.
Механизмы гравитационного ощущения были охарактеризованы у Euglena, Drosophila, Ciona и различных других видов с использованием анализов гравитаксиса 3,10,11. Между тем, исследования гравитаксиса при caenorhabditis первоначально дали смешанные результаты. Исследование ориентационного предпочтения C. elegans показало, что черви ориентируются с опущенной головой в растворе, предполагая положительное гравитактическое предпочтение12. Между тем, хотя C. japonica dauers были идентифицированы на ранней стадии как отрицательно гравитактические8, это поведение только недавно было описано в C. elegans9. Несколько проблем возникает при разработке репрезентативного анализа гравитаксиса у червей. Штаммы Caenorhabditis сохраняются на агаровых пластинах; по этой причине поведенческие анализы обычно используют агаровые пластины как часть их экспериментального дизайна 13,14,15. Самый ранний зарегистрированный анализ гравитаксиса в Caenorhabditis был выполнен путем стояния пластины на боку под углом 90° к горизонтальной управляющей пластине8. Однако поведение гравитаксиса не всегда устойчиво в этих условиях. В то время как взрослые черви могут быть проанализированы на предмет ориентационного предпочтения в решении12, это направленное предпочтение также может зависеть от контекста, что приводит к различному поведению, если черви ползают, а не плавают. Кроме того, C. elegans чувствителен к другим раздражителям, включая свет и электромагнитные поля16,17, которые мешают их реакциям на гравитацию9. Поэтому обновленный анализ гравитаксиса, который защищает от других переменных окружающей среды, важен для анализа механизмов этого сенсорного процесса.
В настоящем протоколе описан анализ для наблюдения Caenorhabditis gravitaxis. Установка для этого исследования частично основана на методе, разработанном для изучения нервно-мышечной целостности18,19. Личинки Dauer культивируют и изолируют с помощью стандартных процедур20. Затем они вводятся в камеры, изготовленные из двух серологических пипеток по 5 мл, наполненных агаром. Эти камеры могут быть ориентированы вертикально или горизонтально и помещены в темную клетку Фарадея на 12-24 часа для защиты от света и электромагнитных полей. Местоположение каждого червя в камерах регистрируется и сравнивается с вертикальными такси эталонного штамма, такого как C. elegans N2.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Штаммами, используемыми в настоящем исследовании, являются C. elegans (N2) и C. briggsae (AF16) (см. Таблицу материалов). Для каждого анализа использовалась разнополая популяция дауэров.
1. Подготовка камеры
2. Заполнение камер агаром
3. Выделение личинок дауэра
4. Добавление дауэров в камеру
5. Бег и подсчет очков
ПРИМЕЧАНИЕ: Гравитаксис может быть протестирован в различных условиях, которые могут повлиять на поведение9.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Сравнение гравитаксиса между видами
Следуя процедуре, описанной выше, C. briggsae dauer gravitaxis можно сравнить с C. elegans gravitaxis и горизонтальными регуляторами. Вертикальное распределение (бордовый) C. briggsae dauers наклонено к вершинам камер, при этом большой процент червей достигает +7 (рисунок 2A). В отличие от горизонтальных элементов управления (aqua), в которых дауэры распределены по примерно колоколообразной кривой вокруг центр...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Сравнение с предыдущими методами
В отличие от хемотаксиса, гравитаксис при кенорхабдите не может быть надежно обнаружен с использованием традиционной экспериментальной конструкции агаровой пластины. Стандартная чашка Петри имеет диаметр 150 мм, в результате чего только 75 мм доступны в любом направлении для dauers, чтобы продемонстрировать предпочтения гравитаксиса. Хотя ориентационные предпочтения C. elegans могут быть проанализированы в растворе12, этот мето...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.
Это исследование было поддержано исследовательскими грантами от Национальных институтов здравоохранения для JHR (#R01 5R01HD081266 и #R01GM141493). Некоторые штаммы были предоставлены CGC, который финансируется Управлением исследовательских инфраструктурных программ NIH (P40 OD010440). Мы хотели бы поблагодарить Прадипа Джоши (UCSB) за его редакционный вклад. Статистические консультации, предоставляемые UCSB DATALAB.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 1% раствор | Из запаса 10% (w/v) SDS в деионизированной воде | ||
| 15 мл Центрифужные пробирки | Falcon | 14-959-53A | |
| 3 мм Шестигранный ключ | Можно использовать другие металлические инструменты аналогичного размера | ||
| 4% Агар в нормальной питательной среде (NGM) - 1 л | Перед автоклавированием: 3 г NaCl, 40 г агара, 2,5 г пептона, 2 г декстрозы, 10 мл урацила (2 мг/мл), 500 г; L Холестерин (10 мг/мл), 1 мл CaCl2, 962 мл DI воды; После автоклавирования: 24,5 мл фосфатного буфера, 1 мл 1 MgSO4 (1 М), 1 мл стрептомицина (200 мг/мл) | ||
| 5 мл Серологические пипетки | Fisherbrand | S68228C | полистирол, а не боросиликатное стекло |
| 60% раствор | 60% сахарозы (w/v) в деионизированной воде; стерилизовать фильтрацией (0,45 мкм; м). Держитесь при 4 °deg; C | ||
| AF16 C. briggsae или другой экспериментальный штамм | Доступно в CGC (Центр генетики Caenorhabditis) | ||
| Горелка | |||
| Пищевая пленка | Fisherbrand | 22-305654 | |
| Клиническая центрифуга | |||
| Одноразовые бритвенные лезвия | Fisherbrand | 12-640 | |
| Фарадея | может быть изготовлена из картона и алюминиевой фольги; 30" Д x 6" Ш x 26" В или больше | ||
| Чернильные маркеры | Sharpie или другой марки для маркировки на пластиковой | ||
| маркировочной ленте | Carolina | 215620 | |
| M9 буфер | 22 мМ KH2PO4, 42 мМ штамм Na2HPO4, 86 мМ штамм | ||
| N2 C. elegans | Доступно в CGC (Caenorhabditis Genetics Center) | ||
| NGM планшеты с OP50 | 1,7% (w/v) агаром в NGM (см. описание: 4% агар в NGM). Семена с | ||
| парафиновой пленкой | OP50 Bemis | 13-374-10 | |
| Пластиковая разделочная доска | |||
| Плоскогубцы | |||
| Вращающийся вертикальный миксер | BTLab SYSTEMS | BT913 | С трубкой 22 x 15 мл |
| Серологическая пипетка | Corning | 357469 | |
| Стереомикроскоп | Laxco | S2103LS100 | |
| Счетчик тала | ULINE | H-7350 | |
| Густой NGM/агаровый тарелочный фильтр - 1 л | Смотрите 4% агар в рецепте NGM; замените 40 г агара на 20 г Агаровый | ||
| пинцет |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.