Summary
यह कदम दर कदम प्रोटोकॉल एक स्वचालित बहु-सिलेंडर प्रणाली है कि मक्खियों के सैकड़ों मेजबान और एक बिजली के मोटर द्वारा अपनी कार्रवाई सिंक्रनाइज़ का उपयोग कर Drosophila नकारात्मक geotaxis व्यवहार का विश्लेषण करती है । तुल्यकालन पर, मक्खी नकारात्मक geotaxis व्यवहार परख, डिजिटल दर्ज की गई है, और स्वयं का उपयोग कर RflyDetection सॉफ्टवेयर डिजाइन का विश्लेषण किया ।
Abstract
Neurodegenerative रोग अक्सर आंदोलन की क्षमता का एक प्रगतिशील हानि के साथ जुड़े रहे हैं, कम जीवन अवधि, और उंर पर निर्भर neurodegeneration । इन सेलुलर घटनाओं के तंत्र को समझने के लिए, और एक दूसरे के साथ उनके कारण संबंधों, Drosophila melanogaster, अपने परिष्कृत आनुवंशिक उपकरणों और विविध व्यवहार सुविधाओं के साथ, आकलन के लिए रोग मॉडल के रूप में इस्तेमाल कर रहे हैं neurodegenerative phenotypes. यहां हम एक उच्च प्रवाह विधि का वर्णन करने के लिए Drosophila वयस्क नकारात्मक geotaxis व्यवहार का विश्लेषण, संभव मोटर neurodegeneration के साथ जुड़े दोषों के लिए एक संकेत के रूप में । एक स्वचालित मशीन डिजाइन और मक्खी एक प्रारंभिक बिजली के आवेग का उपयोग कर तुल्यकालन ड्राइव विकसित की है, बाद में सेकंड के एक पाठ्यक्रम पर नकारात्मक geotaxis व्यवहार की रिकॉर्डिंग मिनट के लिए अनुमति । डिजिटल रिकॉर्ड किए गए वीडियो से छवियां तब सांख्यिकीय डेटा हेरफेर के लिए स्व-डिज़ाइन RflyDetection सॉफ़्टवेयर के साथ संसाधित की जाती हैं । मैंयुअल रूप से नियंत्रित नकारात्मक geotaxis एक मक्खी पर आधारित परख से अलग है, यह सटीक, तेज, और उच्च प्रवाह प्रोटोकॉल एक साथ मक्खियों के सैकड़ों से अधिक से डेटा अधिग्रहण की अनुमति देता है, एक कुशल दृष्टिकोण प्रदान करने के लिए अग्रिम हमारे neurodegeneration के साथ जुड़े हरकत घाटे के अंतर्निहित तंत्र में समझौता.
Introduction
प्रोटोकॉल और तरीकों की एक किस्म Drosophila वयस्क चढ़ाई व्यवहार का विश्लेषण करने के लिए विकसित किया गया है । बल्कि श्रमसाध्य, पारंपरिक विश्लेषण ज्यादातर एक व्यक्ति की शीशी में एक मक्खी डाल शामिल है और एक मैनुअल बल का उपयोग करता है तुल्यकालन के लिए नीचे मक्खियों1,2,3,4। यह थकाऊ और समय लेने वाली है, बड़े उच्च प्रवाह अध्ययन के लिए अनुपयुक्त है, और मैनुअल के लिए नीचे मक्खियों के रूप में के रूप में अच्छी तरह से अंय सीमाओं नल इस्तेमाल बल के संभावित रूपों है । परख में सुधार करने के लिए, एक तेजी से चलने नकारात्मक Geotaxis (अंगूठी) परख विकसित की है जो एक ही समय में कई मक्खियों पर उच्च प्रवाह विश्लेषण की अनुमति देता है5। हालांकि, परख अभी भी एक मैंयुअल रूप से करने के लिए मक्खी कार्रवाई सिंक्रनाइज़ बल लागू की आवश्यकता है । अंगूठी परख के हमारे संस्करण, पिछले परख पर संशोधित, एक धातु के आधार पर कई मक्खी युक्त शीशियों स्वचालित रूप से एक बिजली के मोटर द्वारा नियंत्रित करने के लिए उड़ान भरने के तुल्यकालन6ड्राइव की मेजबानी भी शामिल है । रिकॉर्डिंग पर, तुल्यकालन के बाद तुरंत चढ़ाई तो एक आत्म डिजाइन सॉफ्टवेयर का उपयोग कर विश्लेषण दर्ज की गई है । हमारे स्वचालित अंगूठी परख एक ही मक्खी से डेटा इकट्ठा करने में थकाऊ और परिश्रम गहन प्रक्रिया समाप्त हो गया है, एक समय में एक, और डेटा अधिग्रहण प्रक्रिया सक्षम करने के लिए और अधिक कुशल हो । इसके अलावा, स्वचालित अंगूठी परख है अल्जाइमर और पार्किंसंस रोग अंतर्निहित तंत्र स्पष्ट करने के लिए अध्ययन की एक संख्या में कार्यरत है, उच्च दक्षता के साथ दृष्टिकोण मांय कर रहा है7,8,9 .
इस अनुच्छेद में, हम स्वचालित अंगूठी परख प्रदर्शन का उपयोग कर डीडीसी-Gal4 चालित RNAi मक्खियों । डीडीसी-Gal4 एक Gal4 लाइन विशेष रूप से dopaminergic (डीए) और serotonergic ंयूरॉंस में व्यक्त कर रही है, इस प्रकार हरकत घाटे के साथ जुड़े लक्ष्य जीन प्रभाव का विश्लेषण करने के लिए एक महान उपकरण का प्रतिनिधित्व neurodegeneration10के साथ । इसके अलावा, हम यूएएस-Dicer2, एक मक्खी लाइन है कि RNAi क्षमता को बढ़ाता है, को शामिल करने के लिए यूएएस-Dicer2 उत्पंन; डीडीसी-Gal4 टूल लाइन । RNAi मक्खियों हम का उपयोग करने का चयन auxilin (aux) RNAi v16182 (auxR१६१८२), एक जीन है कि हम पहले से मक्खी हरकत गतिविधि8पर एक प्रभाव प्रदर्शित करने के लिए पहचान की है । auxGFP मक्खियों भी aux एक्सप्रेस पर प्रभाव का विश्लेषण करने के लिए तैयार हैं । हम कैसे स्वचालित अंगूठी परख का उपयोग करने के लिए नकारात्मक geotaxis मक्खी उपाय दिखाने के लिए, परिणाम वर्तमान, और किसी भी परिणाम से प्राप्त निहितार्थ पर चर्चा करेंगे ।
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Protocol
- 25 & #176; C, ७०% आर्द्रता पर मानक मक्खी भोजन पर मक्खियों को बनाए रखने, और एक 12 ज/12 ज प्रकाश/अंधेरे चक्र.
- एकत्र यूएएस-Dicer2; डीडीसी-GAL4 फ्लाई virginsunder कार्बन डाइऑक्साइड (CO 2 ) संज्ञाहरण.
- इन कुंवारी को पार करने के लिए 2 दिन पुराने वयस्क पुरुष मक्खियों को ले जाने के बाद पादी: यूएएस-mCD8GFP (control), auxR १६१८२ ( aux RNAi) , auxGFP ( aux का इजहार), और auxR १६१८२ ; auxGFP (बचाव), एक पुरुष के साथ: 1:2. की महिला अनुपात
- अलग प्रत्येक समूह के लिए 3 शीशियों में नवविवाहित eclosed नर और मादा एकत्र करना & #160;p एर प्रयोग, 10 मक्खियों को मानक भोजन के साथ प्रत्येक नियमित मक्खी की शीशी में रखकर & #160; 25 & #176; C.
- प्रयोग के आधार पर, एकत्र मक्खियों को ३५ दिनों तक रखें और उन्हें स्वचालित रिंग विश्लेषण के लिए दिन में 5, 15, 25, और ३५ का उपयोग करें.
- स्थानांतरण 10 एकत्र मक्खियों (यूनिसेक्स) प्रति जीनोटाइप प्रत्येक शीशी में, फिर एक पेंच के साथ शीशी सुरक्षित । विश्लेषण नियंत्रण मक्खियों और मक्खियों को अलग पादी एक साथ ले जाने के प्रयोगों के प्रत्येक सेट के लिए (अप करने के लिए 10 शीशियों एक साथ, प्रत्येक शीशी में 10 मक्खियों).
- डिजिटल कैमरा उपकरण के सामने रखा पर बारी है, और एक बार मक्खियों सब भरी हुई है और तैयार रिकॉर्डिंग शुरू करते हैं ।
- के लिए 1 मिनट की अनुमति के बाद शीशियों में बसने के लिए, कदम नियंत्रक है कि चरण ड्राइवर को नियंत्रित पर बारी; यह यह लगातार बढ़ जाती है और उपकरण नल 2 एस में तंत्र 4 बार संलग्न लीवर को नियंत्रित करने के लिए छोटे बिजली के मोटर ड्राइव । See < सुदृढ वर्ग = "xfig" > चित्रा १ .
- दोहन के बाद ध्यान दें कि मक्खियों को दीवार पर चढ़ना शुरू करते हैं । सुनिश्चित करें कि रिकॉर्डिंग जारी है ।
- चरण २.३ में 3 से 5 लगातार परीक्षणों के लिए ६०-s अंतराल में वर्णित के रूप में सिंक्रनाइज़ेशन दोहराएँ ।
- 5, 15, 25, और ३५ दिन पुरानी मक्खियों के लिए प्रयोग दोहराएं । प्रत्येक समूह के लिए कम से कम 3 स्वतंत्र प्रयोगों का संचालन, के साथ प्रत्येक प्रयोग कम से 30 एकत्र मक्खियों (3 शीशियों).
- रिकॉर्ड किए गए वीडियो को कंप्यूटर में आयात करें ।
- एक परीक्षण के लिए, दोहन के बाद 6 एस में वीडियो का एक स्नैपशॉट ले लो ।
- स्नैपशॉट छवि को RflyDetection सॉफ़्टवेयर में आयात करें (< सशक्त वर्ग देखें = "xfig" > आरेख 2 ), का उपयोग कर & #39; फ़ाइल & #39; menu.
- उपकरण पट्टी पर आधारभूत चिह्न का उपयोग करके और फिर ऊपरी और निचले आधार रेखा को छवि पर चिह्नित करने के लिए कर्सर का उपयोग करके शीशी के ऊपरी और निचले आधार रेखा सेट करें ।
- इनपुट प्रति शीशी मक्खियों की संख्या ( जैसे , 10 यहां) में & #39; Flys in रेक्टल & #39; फील्ड और शीशी लम्बाई ( उदा. , 14 cm यहाँ) & #39; ट्यूब ऊँचाई & #39; सेटिंग्स पट्टी के भीतर फ़ील्ड ।
- ध्यान दें कि व्यक्तिगत मक्खी की स्थिति का पता लगाया है और प्रत्येक शीशी के लिए स्क्रीन पर डॉट्स के साथ लेबल ।
नोट: < सशक्त वर्ग = "xfig" > आरेख 2 सभी मेनू बटन क्लिक की स्थितियां इंगित करता है ।
- ध्यान दें कि व्यक्तिगत मक्खी की स्थिति का पता लगाया है और प्रत्येक शीशी के लिए स्क्रीन पर डॉट्स के साथ लेबल ।
- ध्यान दें कि सॉफ्टवेयर स्वचालित रूप से प्रत्येक मक्खी के लिए चढ़ाई दूरी निर्धारित करता है और दाएं हाथ के पैनल पर एक मेज में प्रत्येक शीशी में 10 मक्खियों से औसत मूल्यों को दिखाता है । (See < सुदृढ वर्ग = "xfig" > चित्रा २ )
- सांख्यिकीय सॉफ्टवेयर के साथ चढ़ाई संख्या ( जैसे , चश्मे) आगे सांख्यिकीय विश्लेषण के लिए प्रक्रिया । data को
- पेश करता है मतलब & #177; SEM.
- गणना p -महत्व के मान (तारक के साथ संकेत, * p & #60; ०.०५, * * p & #60; ०.०१, * * * p & #60; ०.००१) ANOVA एकाधिक तुलना परीक्षण के साथ एक-तरफ़ा Bonferroni का उपयोग कर ।
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Representative Results
यह लेख मक्खी नकारात्मक geotaxis व्यवहार का आकलन करने में एक स्वचालित अंगूठी परख के उपयोग को दर्शाता है । पिछले अंगूठी परख के विपरीत, हमारे परख एक स्वचालित उपकरण है कि एक बिजली के लिए कार्रवाई मक्खी सिंक्रनाइज़ और एक साथ मक्खियों के सैकड़ों तक विश्लेषण करती है (चित्रा 1) । Dicer2 का विश्लेषण ; डीडीसी & #62; auxR१६१८२ मक्खियों ने दोनों पुरुष और मादा मक्खियों के लिए एक 6-s समय सीमा में चढ़ाई दूरी में एक उंर पर निर्भर कमी दिखाया, सुझाव है कि दा ंयूरॉंस में aux अभिव्यक्ति मक्खी हरकत गतिविधि के लिए महत्वपूर्ण है । चढ़ाई करने की क्षमता दा ंयूरॉंस में auxGFP एक्सप्रेस पर प्रभावित नहीं लगता है, और सह auxR की अभिव्यक्ति १६१८२ और डीए ंयूरॉंस में auxGFP RNAi phenotype (चित्रा 2 और चित्रा 3) बचाया । एक उच्च प्रवाह और कुशल दृष्टिकोण के रूप में स्वचालित अंगूठी परख मांयता के लिए मोटर दा ंयूरॉन के साथ जुड़े दोषों का आकलन, इन परिणामों का भी संकेत है कि इस स्वचालित दृष्टिकोण क्षमता की पहचान करने में उपयोगी है पार्किंसंस रोग जोखिम कारकों और उनके neurodegenerative समारोह पर एक सुराग प्रदान करता है ।
चित्र 1. स्वचालित रिंग उपकरण । (ए और बी) उपकरण के सामने और पीछे विचार: सॉकेट (1), कार्यक्षेत्र स्टील रॉड (2), फ्रेम पर ट्यूब सुरक्षित करने के लिए एक पेंच (3), पारदर्शी प्लास्टिक शीशियों (4), फोम बार (5), धातु आधार (6), सूक्ष्म कदम चालक (7), इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रक (8), स्विच (9), छोटे विद्युत मोटर (10), और छोटे विद्युत मोटर (11) से जुड़ी लीवर । आयताकार धातु फ्रेम के आकार ४६ cm × 26 cm × 16 सेमी, 10 पारदर्शी प्लास्टिक शीशियों (व्यास में २.१ सेमी, ऊंचाई में १४.५ सेमी) पकड़ शिकंजा के साथ सुरक्षित है । तंत्र पर बारी करने के लिए, पहले स्विच (9) पर क्लिक करें, जो (8), (7), और (10) फलस्वरूप पर बदल जाता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्र 2. RflyDetection द्वारा एक प्रतिनिधि स्नैपशॉट छवि का विश्लेषण । स्नैपशॉट छवि RflyDetection सॉफ्टवेयर में आयात किया जाता है और इंटरफेस पर प्रत्येक आइकन के लिए कार्रवाई सही पर पाठ के साथ संकेत दिया है. ऊपर और नीचे आधार रेखा की स्थापना के बाद, सॉफ्टवेयर स्वचालित रूप से पता लगाता है और शीशी के भीतर मक्खी की स्थिति के निशान । प्रत्येक मक्खी के लिए 6 एस में चढ़ाई दूरी (सेमी) और प्रत्येक शीशी के लिए औसत मूल्यों एक मेज में प्रदर्शित कर रहे हैं । ये संख्या तो आगे सांख्यिकीय विश्लेषण के लिए सांख्यिकीय सॉफ्टवेयर में आयात कर रहे हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्र 3. सांख्यिकीय बार जब aux अभिव्यक्ति दा न्यूरॉन्स में downregulated है मक्खी चढ़ाई की क्षमता में एक उम्र के आश्रित गिरावट दिखा रेखांकन. स्वचालित रिंग परख निंनलिखित पादी ले मक्खियों के लिए नकारात्मक geotaxis व्यवहार का विश्लेषण करने के लिए इस्तेमाल किया गया था: auxR१६१८२/ (कोई Gal4), यूएएस-Dicer2; डीडीसी-Gal4 मक्खियों ने डब्ल्यू१११८ (नियंत्रण) को पार किया, यूएएस-mCD8GFP (नियंत्रण), auxR१६१८२, auxGFP, और auxR१६१८२; auxGFP (बचाव) । ध्यान दें कि दोनों पुरुष और महिला मक्खियों काफी समय के साथ धीमी चढ़ाई जब aux अभिव्यक्ति दा ंयूरॉंस में कम हो गया था । हरकत घाटे को aux अभिव्यक्ति को फिर से शुरू करने पर बचाया गया । 5, 15, 25, और ३५ दिन पुरानी के मक्खियों का आकलन किया गया । नर (क) और मादा (ख) मक्खियोंकोअलग-पृथक दिखाया जाता है. जीनोटाइप लेबल के साथ किंवदंतियों अलग पट्टी रंग के अनुरूप सही पर दिखाए जाते हैं । आंकड़ों के रूप में दिखाया जाता है ± SEM. p-महत्व के मान (तारक के साथ संकेत दिया, * p & #60; ०.०५, * * p & #60; ०.०१, * * * p & #60; ०.००१, ns: कोई महत्व नहीं, एक पट्टी के नीचे खींचा गया था करने के लिए ऑब्जेक्ट्स को इंगित करने के लिए तारांकन चिह्न तुलना) की गणना की गई थी mCD8GFP नियंत्रण या aux RNAi का उपयोग कर एक-तरफ़ा ANOVA के साथ Bonferroni एकाधिक तुलना परीक्षण के साथ । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
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Discussion
स्वचालित अंगूठी परख यहां वर्णित एक उच्च मक्खियों के एक साथ मक्खी के सैकड़ों के लिए नकारात्मक geotaxis व्यवहार का प्रवाह विश्लेषण सक्षम बनाता है । वयस्क चढ़ाई का विश्लेषण करने के लिए पहले मौजूदा रणनीतियों एक व्यक्ति की शीशी में एक मक्खी की टिप्पणियों शामिल है, और उड़ान की स्थिति मैंयुअल रूप से आंख से पता चला है । इस जगह थकाऊ प्रक्रिया कभी-कभार या डेटा की गलत व्याख्या के कारण, साथ ही श्रम के रूप में गहन काम हो सकता है । हमारे स्वचालित अंगूठी परख एक साधारण क्लिक के साथ शुरू होता है, और उपकरण स्वचालित रूप से सिंक्रनाइज़ और १०० मक्खियों तक की क्षमता चढ़ाई का आकलन है । विद्युत तुल्यकालन समय और अन्य मापदंडों को नियंत्रित करने के लिए एक और अधिक सटीक साधन प्रदान करता है, तो समग्र पर कब्जा मक्खी वयस्क चढ़ाई प्रक्रिया सावधानी से मापा जा सकता है.
अगला, हमारे आत्म डिजाइन RflyDetection सॉफ्टवेयर के साथ, सटीक मक्खी की स्थिति की पहचान की जा सकती है । सॉफ्टवेयर ध्यान में समग्र 2d शीशी क्षेत्र लेता है (आयताकार फ्रेम द्वारा निर्धारित), और ऊपर और नीचे आधार रेखाएं, नामित क्षेत्र के भीतर सभी मक्खियों के लिए पदों प्राप्त करने से पहले और उंहें डॉट्स के रूप में प्रस्तुत करता है । इसके अलावा, चढ़ाई दूरी और औसत मूल्यों की स्वचालित गणना तेजी से और आसान डेटा हेरफेर की अनुमति देता है । मक्खियों के एक बड़े समूह पर डेटा सेट अनुग्राह्यतापूर्वक एकत्र और एक उचित समय फ्रेम के भीतर विश्लेषण किया जा सकता है7,8,9।
हालांकि neurodegeneration के साथ जुड़े चढ़ाई गतिविधि में एक उंर के आश्रित गिरावट यहां वर्णित है, यह परख भी समान रूप से विकासात्मक दोषों के लिए प्रासंगिक हरकत गतिविधि का विश्लेषण करने में प्रभावी है । इस अंत करने के लिए, स्वचालित अंगूठी परख किसी भी वयस्क चरण में Drosophila नकारात्मक geotaxis का विश्लेषण करने के लिए एक उपयोगी और कुशल दृष्टिकोण है, और या तो सामांय या मस्तिष्क समारोह के रोग राज्य में । बहरहाल, परख पूरी तरह से RflyDetection है सॉफ्टवेयर को मैंयुअल रूप से किसी भी गलती से कब्जा कर लिया लोगों की पहचान करने की क्षमता के बावजूद सभी मक्खियों का विश्लेषण में सीमित उपयोग किया है ।
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Disclosures
लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।
Acknowledgments
हम ब्लूमिंगटन स्टॉक सेंटर और उड़ान शेयरों के लिए वियना Drosophila RNAi केंद्र धंयवाद । अंगूठी तंत्र के लिए पेटेंट शंघाई उंनत अनुसंधान संस्थान, चीनी विज्ञान अकादमी के अंतर्गत आता है । RflyDetection सॉफ्टवेयर के लिए अनुरोध फू-डी हुआंग करने के लिए किया जाना चाहिए (लेखक सूची देखें) । यह काम चीन के नेशनल बेसिक रिसर्च प्रोग्राम (९७३ प्रोग्राम 2013CB945602) और नेशनल नेचुरल साइंस फाउंडेशन ऑफ चाइना (३१२७०८२५ और ३११७१०४३) से अनुदान द्वारा समर्थित था । हम चर्चा और टिप्पणियों के लिए हो लैब सदस्यों धंयवाद ।
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Forma Environmental Chamber | Thermo | 3949 | |
| Carbon dioxide cylinders | FuLian GAS Technology | GB/T6052 | |
| HDR-Camcorder | SONY | HDR-CX220E | |
| Binocular stereomicroscope | Xin Zhen | SMZ-168BL | |
| Electronic scales | MinQiao | SL1002N | |
| Refrigerator | Haier | SC-350 | |
| Agar-agar powder | Sinopharm | 10000561 | |
| Glucose | Sinopharm | 10010518 | |
| Corn meal | Sinopharm | 5464654 | |
| Brown sugar | LiuCaiYuan | 45467936 | |
| Instant dry yeast | AB MAURI | 20886 | |
| AuxR16182 | VDRC | 7187 | |
| UAS-Dicer2 | Bloomington | 24650 | |
| UAS-mCD8GFP | Bloomington | 32185 | |
| DDC-Gal4 | A gift from Fude Huang | ||
| AuxGFP | A gift from Henry Chang |
References
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- Podratz, J. L., et al. An automated climbing apparatus to measure chemotherapy-induced neurotoxicity in Drosophila melanogaster. Fly (Austin). 7 (3), 187-192 (2013).
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