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Developmental Biology

Imaging Dpp Release von einer Drosophila Wing Disc

Published: October 30, 2019 doi: 10.3791/60528

Summary

Der Zeitpunkt der Exposition gegenüber Liganden kann sich auf ihre Entwicklungsfolgen auswirken. Hier zeigen wir, wie man die Freisetzung eines Drosophila-Knochenmorphogenetischen Proteins (BMP) namens Dpp aus Zellen der Flügelscheibe abbilden kann.

Abstract

Die transformierende Überfamilie des Wachstumsfaktor-Betas (TGF-)ist für die frühe embryonale Musterung und Entwicklung von adulten Strukturen in mehrzelligen Organismen unerlässlich. Die TGF--Überfamilie umfasst TGF-, Knochenmorphogenetisches Protein (BMPs), Activine, Wachstums- und Differenzierungsfaktoren und Nodals. Es ist seit langem bekannt, dass die Menge an Liganden, die Zellen ausgesetzt sind, für seine Wirkung wichtig ist. Es wurde angenommen, dass weiträumige Konzentrationsgradienten embryonale Muster aufstellen. In jüngster Zeit wurde jedoch deutlich, dass der Zeitpunkt der Exposition gegenüber diesen Liganden auch für ihre nachgelagerten Transkriptionsfolgen wichtig ist. Ein TGF--A-Superfamilienligand kann keine Entwicklungsfolge haben, bis es aus der Zelle, in der es hergestellt wurde, freigesetzt wird. Bis vor kurzem war es schwierig zu bestimmen, wann diese Liganden aus Zellen freigesetzt wurden. Hier zeigen wir, wie man die Freisetzung eines Drosophila BMP namens Decapentaplegic (Dpp) aus den Zellen des Flügelprimordiums oder der Flügelscheibe misst. Diese Methode kann für andere Systeme oder Signalligaden geändert werden.

Introduction

Bone Morphogenetic Proteins (BMPs) sind für die frühe Embryogenese und Musterung von erwachsenen Strukturen unerlässlich. BMPs werden produziert und abgesondert, um die Transkription von Zielgenen zu beeinflussen, die für das Wachstum und die Zelldifferenzierung in reagierenden Zellen benötigt werden. Decapentaplegic (Dpp) ist ein Drosophila Homolog von BMP4, das für die Entwicklung von embryonalen und erwachsenen Strukturen wie dem Flügel1,2,3,4wichtig ist. Mehrere Gruppen haben sich auf die Rolle von Dpp bei der Musterung von erwachsenen Fliegenflügeln konzentriert, da 1) die Flügel aus zwei transparenten Epithelia-Blättern mit einem konsistenten Venationsmuster bestehen, das leicht beurteilt werden kann; 2) die Flügelscheiben sind auch einigermaßen flach, können außerhalb der Larve kultiviert werden und sind einfach zu bilden und zu quantifizieren Unterschiede im Muster; und 3) die Flügelmusterentwicklung ist empfindlich gegenüber Dpp, so dass kleine Störungen im Weg flügelvenationsmuster beeinflussen.

Dpp wird in Zellen in der vorderen/hinteren Grenze der Flügelscheibe5,6,7,8produziert. Dpp bindet an einen Komplex von Typ 1 und Typ 2 Serin/Threonin-Kinase-Rezeptoren9,10. Bei Dpp-Bindung phosphorisiert der Typ-2-Rezeptor den Typ-1-Rezeptor, der dann Mütter gegen Dpp (Mad), einen Smad 1/5/8 Homolog, phosphoryliert. Phosphorylierte SMAD rekrutiert einen zusätzlichen Co-Smad (Medea), der es ermöglicht, in den Kern einzutreten, wo es Zielgene reguliert, was zu nachgelagerten Effekten wie Proliferation oder Differenzierung4,11führt.

Kürzlich hat das Bates Lab gezeigt, dass die unsachgemäße Freisetzung von Dpp innerhalb der Flügelscheibe zu einer Abnahme der Mad-Phosphorylierung, einer Verringerung der Zielgenexpression und Flügelmusterdefekten12,13führen kann. Mehrere Ionenkanäle beeinflussen die Entwicklung des Drosophila-Flügels und der zugehörigen Strukturen14,15. Diese Ionenkanäle könnten auch an der Dpp-Veröffentlichung beteiligt sein. Bei der Bestimmung des Mechanismus der Morphogenfreisetzung ist es wichtig, dass es eine Methode gibt, um Freisetzungsereignisse zu visualisieren.

Drs. Aurelio Teleman und Stephen Cohen schufen ein Dpp-GFP-Fusionsprotein, das in der Lage ist, den Verlust von Dpp zu retten, was bedeutet, dass es biologisch aktiv ist und auf biologisch relevante Weise freigesetzt wird16. Hier beschreiben wir, wie wir Dpp-Release-Ereignisse mit diesem Dpp-GFP visualisieren. Dieses Fusionsprotein ist besonders nützlich, da GFP pH-empfindlich ist, so dass, wenn es in sauren Vesikeln ist, die Fluoreszenz abgeschreckt wird17. Wenn also ein mit GFP markiertes Protein aus einem Vesikel in die neutralere extrazelluläre Umgebung freigesetzt wird, erhöht sich die GFP-Fluoreszenzintensität um17. Wir nutzten die pH-Empfindlichkeit von GFP, um festzustellen, ob Dpp-GFP in sauren Bläschen liegt. Wir abgebildetflügelförmige Nvenzen, die Dpp-GFP vor und nach dem Zusatz von Ammoniumchlorid ausdrücken, das intrazelluläre Kompartimente neutralisiert18. Wir fanden eine signifikante Zunahme der Fluoreszenz von Punktikern nach der Zugabe von Ammoniumchlorid, was darauf hindeutet, dass intrazelluläres Dpp-GFP vor der Zugabe von Ammoniumchlorid18abgeschreckt wird. Wir schlussfolgern, dass sich intrazelluläres Dpp-GFP in sauren membrangebundenen Kompartimenten wie Vesikeln befindet und nach Zugabe von Ammoniumchlorid unausgequetscht wird, um den pH-Wert der intrazellulären Kompartimente zu neutralisieren18. Dies macht die Live-Bildgebung von Dpp-GFP zu einer nützlichen Technik, um die Dynamik von Dpp in der Drosophila-Flügelscheibe zu visualisieren, da sie aus sauren Kompartimenten in die extrazelluläre Umgebung freigesetzt wird.

Hier beschreiben wir die Methode, mit der wir Dpp-Release-Ereignisse mit Dpp-GFP visualisieren. Dpp-GFP kann in seinem nativen Muster in Drosophila Flügelscheiben mit dem UAS-GAL4 System19ausgedrückt werden. Dies ist die Methode, die verwendet wurde, um zu bestimmen, dass Irk-Kanäle Dpp-Version18beeinflussen. Wir validierten die Methode durch Live-Imaging-Z-Stacks. Wir sehen nicht, dass sich Dpp-GFP puncta innerhalb der Fokusebene in Zeitreihen bewegt, wenn wir in einer Fokusebene erworben werden. Wir sehen auch keine Bewegung von Dpp-GFP puncta, wenn wir in einem Z-Stack abgebildet sind. Wir schlussfolgern, dass die Dpp-GFP-Punktias, die mit dieser Methode beobachtet werden, Freisetzungsereignisse sind und nicht die Intrazellulärbewegung von Vesikeln. Diese Methode der Live-Imaging von Dpp-GFP könnte möglicherweise verwendet werden, um andere vermeintliche Modifikatoren der Dpp-Freisetzung auf ihre Auswirkungen auf die Dpp-Dynamik zu testen, oder könnte geändert werden, um die Dynamik anderer Liganden zu betrachten.

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Protocol

1. Sammeln von Eiern, um Larven für die Dissektion zu generieren

  1. Cross 30-40 jungfrau weibchen Dpp-GAL4/TM6 Tb Hu fliegt zu 10-15 männlich Sp/CyO-GFP; UAS-Dpp-GFP/TM6 Tb Hu.
    HINWEIS: Zwei Genotypen, die Dpp-GAL4 und UAS-Dpp-GFP enthalten, können verwendet werden, solange die Balancer Larvenmarker haben, die die Auswahl der entsprechenden Nachkommen während der Larvenphase ermöglichen.
  2. Um Eier zu sammeln, kippen Sie die gekreuzten Fliegen in eine frische Durchstechflasche mit Lebensmitteln und lassen Sie sie für 3-4 h liegen, bevor Sie sie aus der Durchstechflasche entfernen. Um die Eiablage zu fördern, kann eine kleine Menge Hefepaste aus granulierter Hefe, gemischt mit einer kleinen Menge Wasser, an die Oberseite des Futters gegeben werden, bevor die Fliegen in die Durchstechflasche eingeführt werden. Der gleiche Satz gekreuzter Fliegen kann bis zu 7 Tage lang mit Eiersammlungen aufbewahrt und verwendet werden.
    HINWEIS: Jedes Standard-Drosophila Maismehl-Lebensmittel-Rezept sollte akzeptabel sein. Hier wird das von Hazegh und Reis20beschriebene Lebensmittelrezept verwendet.
  3. Bewahren Sie die Eiersammelfläschchen bei 25 °C für ca. 144 h auf, bis die Larven im dritten Insternstadium (Wanderstadium) sind.
  4. Um die geeigneten Larven für die Zerlegung auszuwählen (die sowohl Dpp-GAL4 als auch UAS-Dpp-GFP exdrücken), wählen Sie zuerst Larven aus, die nicht-Tb sind. Diese Larven werden normale Länge statt kurz und fett sein.
  5. Unter den Nicht-Tb-Larven werden Larven, die CyO-GFP exexegieren, und Larven, die Dpp-GFP exemiten. Um die Dpp-GFP-exezierenden Larven auszuwählen, sehen Sie sie unter einem Fluoreszenz-Stereomikroskop. Während sowohl Dpp-GFP als auch CyO-GFP-exezierende Larve eine gewisse GFP-Fluoreszenz haben wird, kann das Dpp-GFP, das Larven ausdrückt, dadurch unterschieden werden, dass das GFP auf die Flügelscheiben beschränkt ist und die Fluoreszenz viel weniger hell ist als die CyO-GFP-exemitzenten Larven. Wählen Sie diese weniger hellen Larven für die Zerlegung.

2. Vorbereitung der Lösung für Larval Imaging und Dissektion

  1. Für die Live-Bildgebung von Flügelscheiben, vorbereiten modifizierte HL3 Medien21 (70 mM NaCl, 5 mM KCl, 1,5 mM CaCl2 Dyhydrat, 4 mM MgCl2, 10 mM NaHCO3, 5 mM Trehalose Dyhydrat, 115 mM Saccharose, 5 mM HEPES). Dieses Medium ermöglicht es, die Flügelscheibe für die Bildgebung21am Leben zu erhalten.
  2. Stellen Sie den pH-Wert mit HEPES auf 7,1 ein und filtern Sie mit einem 0,22-mm-Filter. Verwenden Sie dieses Medium sowohl für die Flügelscheibensektionen als auch als Montagemedium für Live-Bildgebung.

3. Vorbereiten von Dias für die Flügelscheibenmontage

  1. Legen Sie zwei Stücke farbloses doppelseitiges Klebeband in der Breite über ein Mikroskopschlitten, sodass ein Abstand von etwa 5 mm zwischen ihnen bleibt. Die Bandstücke sollten lang genug sein, damit die Enden des Bandes bündig mit den Rändern des Mikroskopschlittens liegen.
  2. Verwenden Sie eine flache Kante (z. B. das Griffende eines SezierenderZangenpaares), um das Band fest auf die Folie zu drücken, sodass kein Medium darunter sickern kann.
  3. Platzieren Sie 25 l modifiziertes HL3-Medium zwischen den beiden Bandstücken. Die Flügelscheibe wird in diesem Tropfen von Medien zwischen Denbändern montiert, so dass das Band verhindert, dass der Abdeckungsrutsch die Scheibe zerkleinert (Abbildung 1A).

4. Sezieren und Montieren von Flügelscheiben für die Bildgebung

  1. Sezieren Vonlarven im vorbereiteten modifizierten HL3-Medium26.
  2. Mit zwei Zangenpaaren die Larven vorsichtig in die Hälfte reißen und die hintere Hälfte der Larve entsorgen.
  3. Greifen Sie die Mitte der vorderen Hälfte der Larve mit einem Paar Zangen und verwenden Sie ein anderes Paar geschlossener Zangen, um die Mundhaken zurück in die Larve zu drücken, bis die Larve vollständig invertiert ist.
  4. Die Flügelscheiben können am einfachsten gefunden werden, indem man nach den scharfen Biegungen in den beiden dunkleren primären Zweigen der Luftröhre sucht, die beide Seiten der Larven hinunterlaufen. Die Flügelscheiben liegen direkt unter diesen Biegungen in den Luftröhren in einer umgekehrten Larve.
  5. Entfernen Sie die Flügelscheiben vorsichtig und übertragen Sie sie auf das 25-Liter-HL3-Medium auf dem vorbereiteten Mikroskopschlitten. Es ist wichtig, sicherzustellen, dass keine Luftröhre an den sezierten Flügelscheiben befestigt bleibt, da dies dazu führen kann, dass die Scheiben schweben, was die Bildgebung erschwert.
  6. Ordnen Sie die Flügelscheibe so an, dass die Peripodial-Seite des Flügelbeutels nach oben vom Mikroskopschlitten nach oben zeigt, wobei die Scheibe flach liegt (siehe Abbildung 1A,B).
  7. Bedecken Sie die Flügelscheibe und das Klebeband mit einem Deckelschlupf und versiegeln Sie den Coverslip mit Nagellack. Sobald die Politur trocken ist, gehen Sie sofort zu den unten stehenden Bildschritten.

5. Imaging Dpp Release

  1. Stellen Sie die montierte Flügelscheibe mit einem konfokalen Laserscanmikroskop mit einem 40-fachen Ölobjektiv und 488 nm Laser ab. Das Dpp-GFP sollte als GfP-Fluoreszenzstreifen in der Mitte der Flügelscheibe erscheinen, wobei kleine Punktzeichen von Dpp-GFP aus diesem mittleren Zellstreifen freigesetzt werden.
  2. Sammeln Sie Bilder mit einer Geschwindigkeit von 2 Hz für 2 min, um Dpp-Release zu visualisieren. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, stellen Sie den Laser auf eine Einstellung ein, die gerade stark genug ist, um ein klares Bild der Dpp-releasing-Zellen zu erhalten, um überbleichen während der Bildsammlung zu vermeiden. Die Bilder können als Zeitreihe gesammelt werden, die dann als AVI-Dateien (keine Komprimierung, 3 Frames/s) exportiert werden kann, um Videodateien der Dpp-Version zu erhalten.

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Representative Results

Abbildung 2 zeigt repräsentative Live-Imaging-Ergebnisse dieses Protokolls. Wenn das Protokoll erfolgreich ist, kann Dpp-GFP als Streifen in der Mitte der Flügelscheibe mit Kernen gesehen werden, die als nicht fluoreszierende Kreise innerhalb des Dpp-GFP-Bereichs sichtbar sind (Abbildung 2). Die Dpp-GFP-Freisetzung ist als fluoreszierende Punkta sichtbar, die erscheinen und verschwinden. Wir haben beobachtet, wie die Fluoreszenz von Dpp-GFP in den Zellkörpern und weit entfernt von den Zellkörpern auftritt und verschwindet. Die Dpp-Signalisierung ist abhängig von aktinbasierten filopodiaähnlichen Strukturen, sogenannten Cytomes, die sich weit vom Zellkörper erstrecken22,23. Daher ist es wahrscheinlich, dass Dpp-GFP puncta, die weit von den Dpp-produzierenden Zellkörpern in diesen vorgestellten Videos visualisiert werden, wahrscheinlich in Zytonen oder bei Cytome "Synapsen"15sind. Diese Punktias sind am deutlichsten nahe der D/V-Grenze, die als Lücke im Dpp-GFP-Streifen gesehen werden kann.

Abbildung 3 zeigt ein suboptimales Ergebnis. Bei der hier beschriebenen Methode werden die Flügelscheiben so montiert, dass die Peripodial-Seite vom Mikroskopschiebeschlitten wegzeigt, so dass die Scheibe von der Peripodial-Seite abgebildet wird (siehe Abbildung 1B). Wenn die Flügelscheibe von der Rückseite, d. h. peripodial in Richtung Mikroskopschlitten, abgebildet wird, erscheint die Dpp-GFP-Fluoreszenz azentrisch und die Auflösung wird schlecht sein, was zu dem suboptimalen Ergebnis führt, das in Abbildung 3dargestellt ist. Schritt 4.6 ist daher entscheidend, um sicherzustellen, dass die Flügelscheibe vor der Bildgebung flach in der richtigen Ausrichtung liegt, um dieses Ergebnis zu vermeiden.

Abbildung 4 zeigt eine Zeitreihe von Bildern eines Dpp>GFP (dpp-GAL4; UAS-GFP) dritte instar Larvenflügelscheibe. Wenn GFP nicht mit Dpp verschmolzen ist, beobachten wir das Auftreten von Punktzeichen außerhalb der Zellkörper nicht. Diese Kontrolle ist wichtig für die Schlussfolgerung, dass sich Dpp-GFP anders verhält als GFP allein.

Abbildung 5 zeigt eine Zeitreihe von Bildern eines dpp-GAL4-Treibers allein dritten instar Larvenflügelscheibe. Die Bilder wurden mit den gleichen Mikroskopaufnahmeeinstellungen wie alle anderen Proben aufgenommen. Diese Bilder zeigen, dass fluoreszierende Puncta nicht erscheinen, wenn Dpp-GFP nicht exprimiert wird.

Figure 1
Abbildung 1: Abbildung der Flügelscheibenmontage. Um die Dpp-GFP-Freigabe abzubilden, sollten die sezierten Flügelscheiben wie gezeigt montiert werden. (A) Zwei Stücke doppelseitiges Band werden in der Breite über das Mikroskopschlitten gelegt, wobei die Flügelscheibe in modifizierten HL3-Medien zwischen dem Band montiert ist. (B) Seitenansicht einer korrekt montierten Flügelscheibe. Die Scheibe ist so ausgerichtet, dass die peripodiale Seite des Flügelbeutels nach oben zum Deckelschlupf zeigt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 2
Abbildung 2: Repräsentatives Video der Dpp-GFP-Freisetzung in der Flügelscheibe. Dpp-GFP wurde in der Flügelscheibe mit dem UAS-GAL4-System ausgedrückt. Hier ist ein repräsentatives Video von Live-Bildgebungsergebnissen der Dpp-GFP-Veröffentlichung zu sehen. Zellkerne können als kreisförmige Lücken in der Fluoreszenz gesehen werden. Abgesonderte Dpp-GFP kann als heller Puncta angesehen werden. Aufgrund des Kontrasts sind diese hellen Puncta außerhalb der Region, zu der auch die Dpp-produzierenden Zellkörper gehören, am einfachsten zu beobachten. Ein solcher Bereich wird durch ein Rechteck angezeigt, das nach den ersten Frames verschwindet. Ventrale und hintere Richtungen der Flügelscheibe werden durch die Pfeile angezeigt. Bitte klicken Sie hier, um dieses Video herunterzuladen.

Figure 3
Abbildung 3: Suboptimales Ergebnis der Dpp-GFP-Freisetzungsbildgebung. Beispiel für ein suboptimales Ergebnis, das auftritt, wenn die Flügelscheibe peripodial nach unten ausgerichtet ist. Aufgrund der falschen Ausrichtung des Flügelscheibenbeutels steht Dpp-GFP nicht im Fokus, klare Kerne sind nicht zu erkennen und die Auflösung bleibt unabhängig davon, wie die Parameter des Mikroskops eingestellt werden, schlecht. Ventrale und hintere Richtungen der Flügelscheibe werden durch die Pfeile angezeigt. Bitte klicken Sie hier, um dieses Video herunterzuladen.

Figure 4
Abbildung 4: Repräsentatives Video der GFP-Expression in Dpp-produzierenden Zellen der Flügelscheibe. GfP-Expression erscheint hell in den Zellkörpern und erscheint nicht als helle Punktias in der Peripherie freigesetzt. Ventrale und hintere Richtungen der Flügelscheibe werden durch die Pfeile angezeigt. Bitte klicken Sie hier, um dieses Video herunterzuladen.

Figure 5
Abbildung 5: Repräsentatives Video von dpp-Gal4 dritten Instar-Flügelscheiben ohne Ausdruck von Dpp-GFP oder GFP. Wenn Gal4 die Expression von GFP oder Dpp-GFP mangels UAS-GFP oder UAS-Dpp-GFP nicht voranbringen kann, wird keine Fluoreszenz beobachtet. Bitte klicken Sie hier, um dieses Video herunterzuladen.

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Discussion

BMPs wie Dpp machen ihre signifikante Wirkung, wenn sie einen Komplex von membrangebundenen Rezeptoren binden, um eine Kaskade von intrazellulären Signalisierung in benachbarten oder scheinbar entfernten Zellen zu verursachen. Das Labor von Dr. Thomas Kornberg hat gezeigt, dass Zellen, die die Dpp-Signalkontaktzellen erzeugen, die das Signal mit actinbasierten dünnen Filapodie-ähnlichen Strukturen empfangen, die Zytome15,24,25genannt werden. Diese Daten deuten darauf hin, dass die Zell-Zell-Kommunikation in der Entwicklung in diesem Zusammenhang einer neuronalen Synapse26ähneln kann. In der synaptischen Kommunikation, die Dynamik der Neurotransmitter Freisetzung sind entscheidend für seine Wirkung auf die postsynaptische Zelle. In ähnlicher Weise ist die Dynamik der Dpp-Freisetzung auch für ihre nachgelagerten Folgen wichtig12. Daher ist es wichtig, die Dynamik der Dpp-Freisetzung unter verschiedenen genetischen Hintergründen und Bedingungen messen zu können, um zu verstehen, welche Faktoren die Dpp-Freisetzung beeinflussen.

Hier haben wir die optimierte Methode zum Abbilden von Dpp-Release vorgestellt. Wir haben auch versucht, mit Brunnen die Flügelscheibe für die Bildgebung zu beschaffen. Zu tief eines Brunnens kann es zu Schwierigkeiten führen, sich auf die Dpp-Release-Ereignisse zu konzentrieren. Darüber hinaus kann sich die Flügelscheibe während der Live-Bildgebung bewegen, was die Analyse erschwert. Das doppelseitige Klebeband lässt genügend Abstand zwischen deckelund gleiten, um eine Zerkleinerung der Flügelscheibe zu verhindern und gleichzeitig einen richtigen Fokus zu ermöglichen. Wir haben festgestellt, dass das Einschalten des Mikroskops eine halbe Stunde vor der Bildgebung, damit sich das Mikroskop aufwärmen kann, das Driften des Bildes während der Dauer des Videos verhindert. Die Platzierung der Flügelscheibe mit der Peripodial-Seite des Flügelbeutels nach oben ist sehr wichtig für die Bildabwahl von Dpp. Wir haben festgestellt, dass die entgegengesetzte Ausrichtung es uns nicht erlaubt, Dpp-Release-Ereignisse abzubilden.

Diese Methode könnte verwendet werden, um nach genetischen Modifikatoren der Dpp-Freisetzung zu suchen. Wir haben beobachtet, dass die Hemmung eines Ionenkanals Auswirkungen auf Dpp-Release12. Andere Ionenkanäle könnten sich ebenfalls auf die Dpp-Release-Dynamik auswirken. Wir könnten auch testen, wie Umweltbedingungen wie Teratogene die Freisetzung von Dpp beeinflussen. Modifikatoren der Dpp-Freisetzung können den molekularen Mechanismus enthüllen, der die Ligandensekretion steuert. Die Freisetzungsdynamik kann für die nachgelagerten Folgen verschiedener Entwicklungssignalligaden wichtig sein. Während wir nur beschrieben haben, wie wir Dpp-Freisetzung abbilden, wurden andere Liganden wie Hedgehog in Cytonme-vermittelter Signalisierung beobachtet und könnten durch einen ähnlichen Mechanismus reguliert werden.

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Disclosures

Die Autoren haben nichts zu verraten.

Acknowledgments

Wir möchten Dr. Sarala Pradhan für die Arbeit an einer früheren Version dieses Protokolls danken. Wir möchten NSF-IOS 1354282 für die Finanzierung danken, während wir dieses Protokoll entwickelt haben. Wir danken NIH-NIDCR RO1DE025311 für die Finanzierung unseres Labors.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Baker's yeast Red Star    
CaCl2 dyhydrate Fisher Scientific C79-500
Coverslips VWR 484-457
Double-sided tape Scotch
Drosophila Agar Type II Apex 66-104
Drosophila melanogaster: Dpp-GAL4/TM6 Tb Hu This stock will soon be made available at Bloomington Drosophila Stock Center
Drosophila melanogaster: Sp/CyO-GFP; UAS-Dpp-GFP/TM6 Tb Hu This stock will soon be made available at Bloomington Drosophila Stock Center
Dumont Tweezers #5 World Precision Instruments 500233 Forceps for dissecting
HEPES Sigma Aldrich H3375
KCl Fisher Scientific AC193780010
Light Corn Syrup Karo
Malt Extract Breiss
MgCl2 Fisher Scientific AC223210010
Microscope slides Sigma Aldrich S8400
NaCl Fisher Scientific S271-500
NaHCO3 RPI S22060-1000.0
Nail polish Electron Micsroscopy Sciences 72180
Propionic Acid VWR U330-09
Soy Flour ADM Specialty Ingredients 062-100
Sucrose Fisher Scientific S5-3
Sucrose Fisher S512
Tegosept Genesee Scientific 20-259
Trehalose dyhydrate Chem-Impex International, Inc. 00766
Yellow Corn Meal Quaker
Zeiss LSM 780 confocal microscope Zeiss Microscope for live imaging
Zeiss SteREO Discovery.V8 microscope Zeiss Microscope for dissections

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References

  1. Ferguson, E. L., Anderson, K. V. Decapentaplegic acts as a morphogen to organize dorsal-ventral pattern in the Drosophila embryo. Cell. 71 (3), 451-461 (1992).
  2. Ferguson, E. L., Anderson, K. V. Localized enhancement and repression of the activity of the TGF-beta family member, decapentaplegic, is necessary for dorsal-ventral pattern formation in the Drosophila embryo. Development. 114 (3), 583-597 (1992).
  3. Wharton, K. A., Ray, R. P., Gelbart, W. M. An activity gradient of decapentaplegic is necessary for the specification of dorsal pattern elements in the Drosophila embryo. Development. 117 (2), 807-822 (1993).
  4. Raftery, L. A., Twombly, V., Wharton, K., Gelbart, W. M. Genetic screens to identify elements of the decapentaplegic signaling pathway in Drosophila. Genetics. 139 (1), 241-254 (1995).
  5. Raftery, L. A., Sanicola, M., Blackman, R. K., Gelbart, W. M. The relationship of decapentaplegic and engrailed expression in Drosophila imaginal disks: do these genes mark the anterior-posterior compartment boundary. Development. 113 (1), 27-33 (1991).
  6. Blackman, R. K., Sanicola, M., Raftery, L. A., Gillevet, T., Gelbart, W. M. An extensive 3' cis-regulatory region directs the imaginal disk expression of decapentaplegic, a member of the TGF-beta family in Drosophila. Development. 111 (3), 657-666 (1991).
  7. de Celis, J. F. Expression and function of decapentaplegic and thick veins during the differentiation of the veins in the Drosophila wing. Development. 124 (5), 1007-1018 (1997).
  8. De Celis, J. F. Pattern formation in the Drosophila wing: The development of the veins. Bioessays. 25 (5), 443-451 (2003).
  9. Letsou, A., et al. Drosophila Dpp signaling is mediated by the punt gene product: a dual ligand-binding type II receptor of the TGF beta receptor family. Cell. 80 (6), 899-908 (1995).
  10. Nellen, D., Affolter, M., Basler, K. Receptor serine/threonine kinases implicated in the control of Drosophila body pattern by decapentaplegic. Cell. 78 (2), 225-237 (1994).
  11. Raftery, L. A., Sutherland, D. J. TGF-beta family signal transduction in Drosophila development: from Mad to Smads. Developmental Biology. 210 (2), 251-268 (1999).
  12. Dahal, G. R., Pradhan, S. J., Bates, E. A. Inwardly rectifying potassium channels regulate Dpp release in the Drosophila wing disc. Development. 144 (15), 2771-2783 (2017).
  13. Dahal, G. R., et al. An inwardly rectifying K+ channel is required for patterning. Development. 139 (19), 3653-3664 (2012).
  14. George, L. F., et al. Ion Channel Contributions to Wing Development in Drosophila melanogaster. G3. 9 (4), Bethesda. 999-1008 (2019).
  15. Huang, H., Liu, S., Kornberg, T. B. Glutamate signaling at cytoneme synapses. Science. 363 (6430), 948-955 (2019).
  16. Teleman, A. A., Cohen, S. M. Dpp gradient formation in the Drosophila wing imaginal disc. Cell. 103 (6), 971-980 (2000).
  17. Miesenbock, G., De Angelis, D. A., Rothman, J. E. Visualizing secretion and synaptic transmission with pH-sensitive green fluorescent proteins. Nature. 394 (6689), 192-195 (1998).
  18. Dahal, G. R., Pradhan, S. J., Bates, E. A. Inwardly rectifying potassium channels influence Drosophila wing morphogenesis by regulating Dpp release. Development. 144 (15), 2771-2783 (2017).
  19. Duffy, J. B. GAL4 system in Drosophila: a fly geneticist's Swiss army knife. Genesis. 34 (1-2), 1-15 (2002).
  20. Hazegh, K. E., Reis, T. A Buoyancy-based Method of Determining Fat Levels in Drosophila. Journal of Visualized Experiments. (117), e54744 (2016).
  21. Feng, Y., Ueda, A., Wu, C. F. A modified minimal hemolymph-like solution, HL3.1, for physiological recordings at the neuromuscular junctions of normal and mutant Drosophila larvae. Journal of Neurogenetics. 18 (2), 377-402 (2004).
  22. Hsiung, F., Ramirez-Weber, F. A., Iwaki, D. D., Kornberg, T. B. Dependence of Drosophila wing imaginal disc cytonemes on Decapentaplegic. Nature. 437 (7058), 560-563 (2005).
  23. Roy, S., Hsiung, F., Kornberg, T. B. Specificity of Drosophila cytonemes for distinct signaling pathways. Science. 332 (6027), 354-358 (2011).
  24. Kornberg, T. B., Roy, S. Cytonemes as specialized signaling filopodia. Development. 141 (4), 729-736 (2014).
  25. Roy, S., Huang, H., Liu, S., Kornberg, T. B. Cytoneme-mediated contact-dependent transport of the Drosophila decapentaplegic signaling protein. Science. 343 (6173), 1244624 (2014).
  26. Kornberg, T. B., Roy, S. Communicating by touch--neurons are not alone. Trends in Cell Biology. 24 (6), 370-376 (2014).

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Entwicklungsbiologie Ausgabe 152 Dpp BMP Trenndynamik Flügelscheibe Drosophila,Signalisierung
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