Method Article

Drosophila Larvaları Kullanılarak Termogenetik Nöronal Ekranda Makro besin alımının nicelleştirilmesi

DOI:

10.3791/61323

June 11th, 2020

* These authors contributed equally

In This Article

Erratum Notice

Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Burada açıklanan, farklı makro besin kalitesinde diyetlere maruz kalan Drosophila melanogaster larvaları tarafından belirli bir zaman aralığında yenen yiyecek miktarının kolorimetrik olarak ölçülmesini sağlayan bir protokoldür. Bu tahliller nöronal termogenetik ekran bağlamında gerçekleştirilir.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yemleme ve beslenme davranışları, hayvanların gelişimleri, sağlıkları ve zindelikleri için gerekli olan enerji ve besin kaynaklarına erişmelerini sağlar. Bu davranışların nöronal regülasyonunun araştırılması, beslenme homeostazının altında kalan fizyolojik ve moleküler mekanizmaların anlaşılması için gereklidir. Solucanlar, sinekler ve balıklar gibi genetik olarak çekilebilir hayvan modellerinin kullanılması bu tür çalışmaları büyük ölçüde kolaylaştırır. Son on yılda, meyve sineği Drosophila melanogaster, beslenme ve yemleme davranışlarının nöronal kontrolünü araştıran nörobiyologlar tarafından güçlü bir hayvan modeli olarak kullanılmıştır. Şüphesiz değerli olsa da, çoğu çalışma yetişkin sinekleri inceler. Burada, larvalar protein ve karbonhidrat içeriğinde farklı diyetlere maruz kaldıklarında beslenme davranışlarını kontrol eden nöronal substratları araştırmak için daha basit larva sinir sisteminden yararlanan bir protokol açıklıyoruz. Yöntemlerimiz, nöronal termogenetik aktivasyon ekranı bağlamında gerçekleştirilen nicel kolorimetrik seçimsiz besleme testine dayanmaktadır. Bir okuma olarak, larvalar tarafından 1 saat aralıklarla yenen yiyecek miktarı, proteinlerinde karbonhidrat (P:C) oranlarına göre farklılık gösteren üç boya etiketli diyetten birine maruz kaldığında kullanılmıştır. Bu protokolün etkinliği larva Drosophila'danörogenetik bir ekran bağlamında gösterilmiştir Farklı makro besin kalitesindeki diyetlerde yenen yiyecek miktarını düzenleyen aday nöronal popülasyonları belirleyerek. Ayrıca test edilen genotipleri fenotipik sınıflar halinde sınıflandırabildik ve gruplandırabildik. Literatürde mevcut yöntemlerin kısa bir incelemesinin yanı sıra, bu yöntemlerin avantajları ve sınırlamaları tartışılır ve ayrıca, bu protokolün diğer özel deneylere nasıl uyarlanabileceği hakkında bazı öneriler sağlanmaktadır.

Introduction

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tüm hayvanlar hayatta kalmak, büyümek ve üremek için gerekli miktarda besin elde etmek için dengeli bir diyete bağımlıdır1. Ne ve ne kadar yiyeceğinin seçimi, tokluk seviyesi gibi hayvanın iç durumu ve gıda kalitesi2 ,3,4,5gibi çevresel koşullarla ilgili çok sayıda etkileşim faktöründen etkilenir. Protein ve karbonhidratlar iki ana makro besin maddesidir ve hayvanların fizyolojik süreçlerini sürdürmek için dengeli alımı esastır. Bu nedenle, beslenme davranışlarını kontrol eden ve bu makro besinlerin dengeli bir şekilde alımını sürdüren sinir mekanizmalarının anlaşılması son derece önemlidir. Bunun nedeni, yaşam süresi, doğurganlık ve metabolik sağlık gibi yaşam öyküsü özelliklerinin protein alımı 6,7 ,8,9,10seviyelerinden doğrudan etkilenmesidir.

Memeliler de dahil olmak üzere karmaşık hayvanlarla evrimsel olarak korunmuş beslenme alışkanlıkları sergileyen daha basit daha çekişli organizmaların kullanımı bu tür çalışmalar için gereklidir. Daha da önemlisi, bu daha basit hayvan modelleri, karmaşık biyolojik soruları maliyetli, etik ve teknik olarak daha etkili bir bağlamda incelerken iyi bir fırsat sağlar. Son yıllarda, Drosophila, güçlü genetik araç seti, karmaşık ve basmakalıp davranışı ve memeliler ile periferik ve besin algılama mekanizmalarının korunmuş mimarisi ile davranışsal nörobiyologlar için verimli bir model olmuştur11. Sonuçta, umut, bu hayvanda yiyecek alımının nasıl düzenlendiğini anlayarak, daha basit bir sinir sistemiyle, daha sonra insan yeme bozukluklarının altında kalan nöronal arızaları çözebilmemizdir.

Beslenme davranışları için nöronal substratların incelenmesi, nöronal aktivitelerini manipüle ederken hayvanların yiyecek alımını aynı anda ölçebilmeye derinden bağlıdır. Yutulmuş minimum miktarda yiyecek nedeniyle, sinekler tarafından yenen yiyecek miktarını ölçmek son derece zordur ve şu anda mevcut olan tüm yöntemler önemli sınırlamalar sunun. Bu nedenle, altın standart tamamlayıcı metodolojilerin bir kombinasyonunu kullanmaktır12. Yetişkin sinekler tarihsel olarak genetik ve davranışsal bir model olarak tercih edilmiştir. Bununla birlikte, Drosophila larvaları, beslenme davranışını kodlayan nöronal substratları araştırmak için fırsatlar da sunar. Yaklaşık 12.000 nöron içeren larva merkezi sinir sistemi (CNS), yaklaşık 150.000 nöron içeren yetişkinden önemli ölçüde daha az karmaşıktır. Bu düşük karmaşıklık sadece sayısal değil, aynı zamanda işlevseldir, çünkü larva davranışları daha basit lokomotif işlevlerine ve duyusal sistemlere dayanır. Sinir sistemlerinin belirgin basitliğine rağmen, larvalar hala tam beslenme davranışları sergiler ve Drosophila larvalarında gıda yutulmasını ölçmek için bazı yöntemlertanımlanmıştır 5,13,14,15. Nöronal aktivite manipülasyonları ile eşleştirerek, Drosophila larvaları gıda alımının sinirsel düzenlemesini anlamak için oldukça çekişli bir model oluşturabilir.

Burada, farklı makro besin kalitesinde diyetlere maruz kalan larvalarda gıda alımını ölçmek için ayrıntılı bir protokol verilmiştir. Makro besin dengeleme diyetleri olarak adlandırılan diyetler, protein ve karbonhidrat içeriğinde, özellikle proteinden karbonhidrata (P:C) oranlarına göre farklılık göstermiştir: Şekil 1A'da gösterildiği gibi 1:1 (protein bakımından zengin diyet), 1:4 (ara diyet) ve 1:16(proteinden fakir diyet). Kısaca, mavi bir gıda boyası ile boyanmış bu üç izokalorik sakkaroz mayası (SY) bazlı diyet kullanılarak nicel bir seçimsiz beslenme tahlili kuruldu. Maya özü ve sakkaroz protein ve karbonhidrat kaynakları olarak kullanıldığından ve her ikisi de karbonhidrat içerdiğinden, daha önce16 olarak açıklandığı gibi ve Şekil 1B'debelirtildiği gibi, bu iki bileşenin dengesi değiştirilerek P:C oranlarında değişim elde edilmiştir. Ana deneysel adımları gösteren protokole şematik bir genel bakış Şekil 2'de mevcuttur.

Bu protokol, farklı P:C oranlarındaki diyetlerde ve termogenetik nöronal ekran bağlamında larva besleme seviyelerinin düzenlenmesinde spesifik nöronal popülasyonların rolünü araştırmak amacıyla kurulmuştur. Geçici Reseptör Potansiyeli (TRP) ailesinden iyi karakterize edilmiş bir nörogenetik araç kullanıldı: Drosophila Geçici Reseptör Potansiyel kanalı (dTRPA1), bir sıcaklık ve voltaj kapılı katyon kanalıdır, ortam sıcaklıkları 25 °C17'ninüzerine çıktığında eylem potansiyellerinin ateşlenmesine izin verir. dTRPA1 transgene'i ifade etmek için, Janelia Araştırma Kampüsü18,19'dakiFlyLight projesi kapsamında Rubin laboratuvarında kurulan Drosophila genomundan cis-düzenleyici bölgelere dayanan Gal4 hatlarından yararlandık.

Burada açıklanan protokol bir aktivasyon ekranı bağlamında kurulmuş olsa da, deneyci tarafından diğer özel ihtiyaçlara veya ilgi alanlarına kolayca uyarlanabilir, yani sıcaklığa duyarlı nöronal susturucu ShibireTS20kullanarak bir bastırma ekranı gerçekleştirmek için dTRPA1'e alternatif olarak. Bu ve diğer uyarlamalar protokol ve tartışma bölümlerinde ele alınmıştır.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Sakkaroz mayası (SY) diyetlerinin hazırlanması

  1. Makro besin dengeleme ve L3 yetiştirme diyetleri için tüm kuru malzemeleri (agar, maya, sakkaroz) tartın. 1 L yiyecek hazırlamak için gereken bileşenlerin her biri için gram olarak miktarlar Şekil 1B'debelirtilmiştir.
    NOT: 60 mm'lik bir Petri kabını doldurmak için yaklaşık 13 mL yiyeceğe ihtiyaç duyulduğunu göz önünde bulundurun.
  2. Tüm malzemeleri steril damıtılmış suda çözün (yiyecekleri hazırlamak için gereken toplam su hacminin yaklaşık% 50'sini kullanın) ve ortamı 5-10 dakika karıştırın.
  3. 50 dakika boyunca otoklav.
  4. Ortamların soğumasına izin verdikten sonra, diyetlere sırasıyla% 3 ve% 0.3'lük son konsantrasyonda (v / v) nipagin ve propiyonik asit çözeltileri ekleyin. Makro besin dengeleme diyetlerine, mavi gıda boyasını% 1'lik son konsantrasyona (v / v) ekleyin. Damıtılmış su ile toplam hacimleri tamamlayın.
  5. Yiyecek diyetlerini 60 mm Petri yemeklerine dikkatlice dökün, böylece dökülen yiyecek miktarı tabakların her birinde yaklaşık olarak aynıdır. Tabakları diyetlerin P:C oranlarıyla etiketle.
    NOT: Beslenme tahlil gününde makro besin dengeleme diyetlerini hazırlayın. Mümkün değilse, hazırlanan diyetleri 4 °C'de, kapalı bir kapta maksimum 3 gün boyunca saklayın. Daha uzun depolama süreleri diyeti çok kuru ve sert hale getirir ve larvalar ortama yuva yapamaz.

2. Ebeveyn çizgilerinin genetik çaprazı

NOT: Genetik haçları ayarlamak için Gal4/UAS sistemi21'i kullanın. Bu protokolde, belirli nöronal popülasyonlarda nöronal fonksiyonu etkinleştirmek için, UAS dTRPA1 hattı17'nin dişi bakireleri kullanılmış ve Janelia Gal4 çizgilerinden erkeklere geçmiştir (Şekil 2A). Kullanılan genetik kontrol, dTRPA1 hattı ile Rubin Gal4 koleksiyonunu oluşturmak için kullanılan vektörde Gal4 taşıyan ancak düzenleyici bir parça bulunmayan "boş GAL4" çizgisi arasındaki bir haçın soyuydu (attP2)22. Nöronal baskılamayı teşvik etmek için dTRPA1 yerine ShibireTS20 kodlu bir UAS hattı kullanılabilir.

  1. Bazı aktif maya macunu ile desteklenmiş L3 yetiştirme diyet plakaları ile 60 mm embriyo toplama kafesleri kurun.
  2. 5-8 günlük yetişkin UAS dTRPA1 dişi bakireleri ve Janelia Gal4 erkeklerini embriyo toplama kafeslerine aktarın ve çiftleşmenin 24-48 saat boyunca, 25 °C'de, % 60 nem ve 12:12 açık-karanlık döngü ile gerçekleşmesine izin verin (Şekil 2A). 60 mm embriyo toplama kafesleri için haç başına yaklaşık 100 bakire dişi ve 30 erkek kullanın.
  3. Çiftleşme döneminin sonunda, genetik haçlarda kullanılan L3 yetiştirme diyet plakalarını çıkarın ve atın. Yumurta döşemelerini ve larva evrelemelerini gerçekleştirmek için taze L3 yetiştirme diyet plakaları ile değiştirin.

3. Üçüncü instar larvaların hazırlanması (L3)

  1. Çift kişilik yetişkin sinekleri taze L3 yetiştirme diyet plakalarına aktarın ve yumurtlamanın 25 °C'de 3-4 saat boyunca gerçekleşmesine izinverin (Şekil 2B). Tüm tabakların diyetin genotipi, P:C oranı ve yumurtanın yumurtlama tarihi ile etiketli olduğundan emin olun.
    NOT: Zaman kazanmak için, yumurtaların ekstra işlenmesini önleyen L3 yetiştirme diyetine doğrudan yumurta döşemeyi gerçekleştirin. Küçük ölçekli genetik taramalarda elma suyu agar plakaları kullanılarak yumurtlamanın optimizasyonu elde edilebilir.
  2. Yumurtlama döneminin sonunda, plakaları kafeslerden çıkarın ve plastik kapaklarla örtün. L3 yetiştirme plakalarını desteklemek için maya özü kullanılması durumunda, yumurtlamanın sonundaki tüm artık mayaları çıkardığınızdan emin olun. Bu, larva büyümesi sırasında düzgün olmayan beslenmeyi önlemek için önemlidir.
    NOT: Çift kişilik yetişkinler taze L3 yetiştirme diyet plakalarına aktarılabilir, böylece daha fazla yumurta bırakma işlemi yapılır ve daha deneysel larvalar elde edilebilir. Ardışık yumurta bırakmaları, tüm çalışma haftası boyunca aynı yetişkinlerle yapılabilir.
  3. Plaka başına yumurta sayısını tahmin edin ve larva yoğunluğunu plaka başına maksimum 200 embriyoda tutun. Bu tahmin, plakanın dörtte birinde embriyo sayısı sayılarak yapılabilir.
    NOT: Aşırı kalabalık bir plaka larva gelişimini geciktirecek ve larva besleme davranışlarını etkileyecektir.
  4. L3 yetiştirme plakalarını 18 °C 'de (izin verilen sıcaklık), % 60 nem ve 12:12 açık-karanlık döngüde kuluçkaya bırakın ve larvaların 9 gün boyunca büyümesine izin verin(Şekil 2B).
  5. Yumurtlamadan sonraki dokuzuncu günde (AEL), test edilecek genotiplerin her birinden (ve çoğaltmalar için) 10 L3'lük üç grup toplayın. Ayrıca, "sıfır boyalı gıda" kontrolü için 10 L3'lük grupları toplayın. Larva toplamanın, yumurta döşemesini yapmak için kullanılan günün eşdeğer zaman dönemlerinde yapıldığından emin olun (örneğin, yumurtlama 10:00-14:00 arasında gerçekleştiyse, larvaları aynı süre boyunca toplayın 9 gün AEL) ve mümkün olduğunca hafifçe, #5 veya tüy sıklet tokaları kullanılarak gerçekleştirilir. Larvaları bir sonraki adımda belirtildiği gibi doğrudan aktarın (3.6).
    NOT: "Sıfır boyalı gıda" kontrol hayvanları, beslenme testinde mavi boya olmadan yiyecek verilen larvalardır. Bu kontrol, larva özlerinin arka plan emiciliğini gidermek için zorunludur.
  6. Toplanan deneysel larvaları 1 mL su içeren plastik çanak ağırlık teknelerine aktarın. Şekil 3'te verilen talimatları izleyerek L2'nin değil, L3'üntoplandığından emin olun.
    NOT: L3'ün su veya 1x Fosfat tamponlu salin (PBS) içeren plastik teknelere toplanması, larvaların beslenme testine başlamadan önce iyi nemlendirilmesini sağlamak için önemlidir. Bu, özellikle farklı genotiplerden birkaç deneysel L3 grubu aynı anda toplanıyorsa önemlidir. Her grup için toplama sırasını takip edin, böylece her grup için yiyecek yoksunluğu süresindeki farklılıklar en aza indirilsin. Bu adımda plastik teknelerin kullanımı, larvaların doğrudan su banyosuna yüzmesini sağladığı için isteğe bağlı adım 4.3'ün kullanılmasını kolaylaştırır.

4. Termogenetik aktivasyon ve seçeneksiz besleme tahlilleri

NOT: Sirkadiyen ritimlerle ilgili olası varyasyonları en aza indirmek için beslenme testlerinin günün yaklaşık aynı saatinde yapılması önerilir. Ayrıca, her zaman kontrol deneylerini çalıştırın ("boş Gal4" hattının soyu UAS dTRPA1 ve "sıfır boyalı gıda" larvalarına geçti), ilgi genotiplerine paralel olarak.

  1. 30 °C'ye (izin vermeyen sıcaklık) bir inkübatör kurun ve yüksek nem seviyelerini (en az% 65) koruyun test sırasında larva dehidratasyonunu önlemek için.
  2. Besleme testini başlatmadan önce, test plakalarının sıcaklığını 30 ° C'de 30 dakika ısıtarak dengelayın.
  3. (İsteğe bağlı) Deneysel larvaları 37 ° C su banyosunda 2 dakika ısı şoku. Bu adımı, biraz su içeren plastik ağırlık teknelerindeki hayvanlarla gerçekleştirin.
    NOT: Bu adımın amacı, beslenme testinin başlangıcından itibaren nöronların ateşini teşvik ederek nöronal aktivasyonu yoğunlaştırmaktır.
  4. Birden fazla zamanlayıcıyı 1 saat boyunca hazır tutun. Kullanılacak zamanlayıcı sayısı, test edilen deney gruplarının sayısına ve deneycinin larvaları ele almadaki beceriklilik seviyesine bağlıdır.
    NOT: Birden çok zamanlayıcının kullanımı, tahlil süresini tüm genotipler için tutarlı tutmak için kritik öneme sahiptir.
  5. Suyu plastik teknelerden dikkatlice boşaltın ve nemlendirilmiş yumuşak bir fırça kullanarak L3 gruplarını teknelerden tahlil plakalarının ortasına hafifçe aktarın. Plakaların kapaklarını geri koyun ve doğru 1-h besleme seanslarını korumak için her plaka (veya plaka grubu) için bir zamanlayıcı başlatın.
  6. Larvaların karanlıkta 30 °C'de 1 saat boyunca beslenmesine izin verin (Şekil 2C).
    NOT: Testlerin karanlıktaki performansı, diyetler aynı boya konsantrasyonunu içermelerine rağmen tonlarda farklılık göstereceğinden, diyetler arasındaki görsel ipuçlarındaki farklılıkları kontrol etmek için önemlidir.
  7. Plakaları bir buz banyosuna aktararak besleme testini durdurun. Plakalar için sabit bir yüzey sağlamak için mümkün olduğunca buzu bastırın.
    NOT: Soğuk sıcaklıklar, yuvalama ve kazma davranışlarını engelleyerek beslenmenin sonunu teşvik edecektir. Larvaların çoğu birkaç dakika sonra yemek tabaklarını yüzeye çıkarır ve aşağıdaki adımlarda iyileşmelerini kolaylaştırır.

5. Gıda boyası ekstraksiyonu

  1. Test edilen her 10 L3 grubu için yaklaşık aynı miktarlarda 0,5 mm cam boncuk (mikrotüp alt kısmını dolduracak kadar) ve 300 μL buz gibi metanol içeren 2 mL mikrotüpler hazırlayın. Mikrotüpleri soğukta tutun, tezgah soğutucusu kullanarak.
    DİkKAT: Metanol oldukça yanıcı ve toksiktir. İyi havalandırılmış bir alanda çalışmak ve nitril eldiven giymek de dahil olmak üzere bu reaktifin kullanımı için önerilen tüm güvenlik prosedürlerini izleyin.
    NOT: Metanol kullanımı larva örneklerini düzeltmek ve kıtiküldeki melanizasyon reaksiyonlarını önlemek için önemlidir.
  2. #5 veya tüy sıklet-toparlama kullanarak, 10 L3'lük grupları besleme tahlil plakalarından dikkatlice kurtarın ve bir miktar su içeren test plakalarının kapaklarına aktarın. Larvaları durulayarak vücutlarındaki yiyecek kalıntılarını temizleyin ve herhangi bir yaralanmayı önlemek için larvaları nazikçe ele alın. Larva başına ortalama yiyecek alımı miktarının ölçülebilmesi için, çoğaltma başına her genotip için kurtarılan larva sayısının bir kaydını tutun.
    NOT: Yaralı larvalar, melanizlenmiş kütiküllere sahip olacakları için, kolorimetrik niceleme için uygun olmadıkları için atılmalıdır.
  3. L3 gruplarını 5.1'de hazırlanan 2 mL mikrotüplere aktarın.
  4. 5.1 adımında eklenen bir doku lyzer ve cam boncuk kullanarak mekanik bir lizis yöntemiyle gıda boyasını bağırsaklardan çıkarmak için larva dokularını Lyse. (bir doku lyzer mevcut değilse, homojenleştirici bir pestle kullanın). Tercihen, bu adımı 4 °C'de gerçekleştirin (Şekil 2D).
    NOT: Bu adımın süresi kullanılan ekipmana bağlı olacaktır. Geleneksel bir doku likörü kullanarak, 1 dk ekstraksiyon yeterlidir. Zaman daralması durumunda, protokol bu adımın sonunda duraklatılabilir ve daha sonra devam edilebilir. Numuneleri -20 °C'de saklayın.
  5. 2 mL mikrotüpleri doğrudan yeni 1,5 mL mikrotüplere ters çevirerek özleri 1,5 mL mikrotüpleri temizlemeye aktarın. Hafifçe gerçekleştirilirse, cam boncukların çoğu 2 mL mikrotüplerin dibinde kalacaktır.
  6. Özleri 4 °C'de 10 dakika boyunca maksimum hızda santrifüjleyarak hücresel kalıntıları temizleyin.
  7. 1,5 mL mikrotüpleri temizlemek için süpernatantları toplayın. Hücresel döküntüler süpernatantlarda hala görünüyorsa, 5.6 ve 5.7 adımlarını yineleyin.

6. Gıda tüketiminin kolorimetrik nicelemesi

  1. Başlangıç mavisi boya çözeltisinin metanolünde seri 1:2 seyreltmeler gerçekleştirerek kalibrasyon eğrisi oluşturmak için standart çözümler hazırlayın. Boş olarak, yalnızca metanol kullanın. Standartların konsantrasyonu, hayvanların yiyecek alım seviyelerine bağlıdır.
    NOT: Burada sunulan pilot ekran durumunda, larva özleri için elde edilen boya konsantrasyonları 0,02 ila 1,93 μL/mL arasında değiştiğinden, metanoldeki 2 μL/mL mavi boya çözeltisinin 8 seri seyreltmesinin emicilerinin ölçülmesiyle elde edilen standart bir eğri kullanılmıştır. Gerekirse, deneysel örneklerin boya konsantrasyonuna bağlı olarak bu çözeltilerin konsantrasyonunun artması veya azaltılması.
  2. Deneysel örneklerin 100 μL'sini (adım 5.7'de elde edilir), standartları ve boşu (adım 6.1) 96 kuyulu bir mikro plakanın kuyularına aktarın ve bir plaka okuyucu kullanarak emiciliği 600 nm olarak ölçün (Şekil 2E). Arka plan emiciliğini gidermek için, mavi boya olmadan yiyeceklerle beslenen larvalardan elde edilen özlerin emiciliğini larva özleri için "sıfır" olarak ölçün ("sıfır boyalı gıda kontrolü).
  3. Standart bir eğri oluşturun ve her deneysel larva grubundan numuneler için elde edilen absorbans değerlerini gıda alımı miktarıyla (mL'deki hacim) ilişkilendirin. 5.2 adımında her grup için toplanan larva sayısını dikkate alarak larva başına ortalama gıda tüketimini bulun

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Drosophila larvaları, fazla karbonhidratları alma pahasına protein alımlarını düzenler23 (Şekil 2E'dekişematik arsa). Aslında, protein alımının bu önceliklendirmesi diğer birçok hayvanda gözlenmiştir veproteinin 24,25.

Bu sağlam beslenme davranışsal tepkiden yararlanarak, makro besin dengelemesinde yer alan nöronal popülasyonları tanımlamayı amaçlayan davranış tabanlı bir e...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu protokolle, farklı P:C bileşimindeki diyetlere maruz kaldığında, iki ana makro besin olan protein ve karbonhidratların alım seviyelerini düzenlemek için belirli nöronal popülasyonların termogenetik aktivasyonu altındaki larvaların yeteneğini test edebilirsiniz. Bu yöntem, farklı makro besin kalitesindeki diyetler arasında gıda alımının kontrolü ile ilişkili nöronal popülasyonları tanımlamayı amaçlayan bir larva ön taraması bağlamında test edildi. Bu çalışma ayrıca Drosophila larvalarının besin homeostazına ba...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Acknowledgements

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Instituto Gulbenkian de Ciência'ya (IGC) bu protokolde açıklanan deneysel ekipmanın bir kısmına erişim sağladığı için teşekkür ederiz. Bu çalışma Portekiz Bilim ve Teknoloji Vakfı (FCT), LISBOA-01-0145-FEDER-007660, PTDC/NEU- NMC/2459/2014, IF/00697/2014 ve La Caixa HR17-00595 pmd ve avustralya araştırma konseyi gelecek bursu (FT170100259) tarafından CKM için.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
1,5 mL mikrotüplerSarstedt AG & Co.72.690.001
10xPBSNytechMB18201
2.0 mL mikrotüplerSarstedt AG & Co.72.695.500
60 mm petri kabıGreiner Bio-one, Avusturya628161
96 kuyulu mikroplakaSanta Cruz BiyoteknolojiSC-204453
AgarPró-vida, Portekiz
Tezgah üstü soğutucuNalgene, ABDLabtop Soğutucu 5115-0032
Mavi gıda boyasıRayner, Billingshurst, Birleşik Krallık
Hücre bozulma ortamıScientific Industries, Inc.888-850-6208(0,5 mm cam boncuklar)
Çanak ağırlık tekneleriSanta Cruz BiotechnologySC-201606
60 mm petri kapları için embriyo toplama kafesiFlystuff, Scientific Laboratory Supplies, UKFLY1212 (59-100)
Tüy ağırlığı forsepsBioQuip Products, USA4750
Stok bakımıiçin sinek yemi1 L gıda şunları içerir: 10 g Agar, 100 g Maya Özü, 50 g Sükroz, 30 mL Nipagin, 3 mL propiyonik asit
Forseps # 5Dumont0108-5-PSStandart uçlar, INOX, 11cm
Kuluçka MakinesiLMS Ltd, İngiltereSeri 2, Model 230Termogenetik besleme deneyi için (30? C)
Kuluçka makinesiPercival Scientific, ABDDR36NLLarvaları sahnelemek için (19? C)
Janelia hatlarıJanelia Araştırma KampüsüTablo 2'de ayrıntılı bilgi
Makrobesin dengeleyici diyetlerŞekil 1'deki bileşim ve beslenme bilgileri
MetanolVWRCAS numarası: 67-56-1
Nipagin (Metil 4-hidroksibenzoat)Sigma-AldrichH5501
Nitril eldivenlerVWR, ABD
Soğutmalı santrifüjEppendorf, Almanya5804 R / Seri numarası: 5805CI364293
Rubin Gal4 inesJanelia Araştırma KampüsüStoklar Bloomington Drosophila Stok Merkezi'nde mevcuttur
ShibireTS UAS hattıBloomington Drosophila Stok MerkeziBDSC numarası: 66600Carlos Ribeiro Group tarafından sağlanmıştır
Yumuşak fırçalarAnestezi uygulanmış meyve sineklerini ayırmak için
Spektrofotometre plaka okuyucuThermo Fisher ScientificMultiskan Go 51119300
Stereo mikroskopNikon1016625
SucroseSidul, Portekiz
Üçüncü instar larva (L3) yetiştirme diyetiŞekil 1'deki kompozisyon ve beslenme bilgileri
Zamanlayıcı
Doku lyzer / boncuk çırpıcıMP Biomedicals, ABDFastPrep-24 6004500
TRPA1 UAS hattıBloomington Drosophila Stok MerkeziBDSC numarası: 26264UAS kontrolü altında TrpA1'i eksprese eder; 25 ° C'de deneysel olarak nöronları aktive etmek için kullanılabilir mi? C
Su banyosuSheldon Manufacturing Inc., ABDW20M-2 / 03068308 / 9021195
Maya özüPró-vida, Portekiz%51 Protein, %15 Karbonhidrat

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Raubenheimer, D. Nature of nutrition - a unifying framework from animal adaptation to human. , (2012).
  2. Carvahlo, M. J. a, Mirth, C. K. Coordinating morphology with behavior during development: an integrative approach from a fly perspective. Frontiers in Ecology and Evolution. , (2015).
  3. Steck, K., et al. Internal amino acid state modulates yeast taste neurons to support protein homeostasis in Drosophila. Elife. 7, 31625(2018).
  4. Itskov, P. M., Ribeiro, C. The dilemmas of the gourmet fly: the molecular and neuronal mechanisms of feeding and nutrient decision making in Drosophila. Frontiers in Neuroscience. 7, 12(2013).
  5. Bjordal, M., Arquier, N., Kniazeff, J., Pin, J. P., Leopold, P. Sensing of amino acids in a dopaminergic circuitry promotes rejection of an incomplete diet in Drosophila. Cell. 156 (3), 510-521 (2014).
  6. Grandison, R. C., Piper, M. D., Partridge, L. Amino-acid imbalance explains extension of lifespan by dietary restriction in Drosophila. Nature. 462 (7276), 1061-1064 (2009).
  7. Lee, K. P., et al. Lifespan and reproduction in Drosophila: New insights from nutritional geometry. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (7), 2498-2503 (2008).
  8. Levine, M. E., et al. Low protein intake is associated with a major reduction in IGF-1, cancer, and overall mortality in the 65 and younger but not older population. Cell Metabolism. 19 (3), 407-417 (2014).
  9. Solon-Biet, S. M., et al. The ratio of macronutrients, not caloric intake, dictates cardiometabolic health, aging, and longevity in ad libitum-fed mice. Cell Metabolism. 19 (3), 418-430 (2014).
  10. Piper, M. D., et al. A holidic medium for Drosophila melanogaster. Nature Methods. 11 (1), 100-105 (2014).
  11. Jones, W. D. The expanding reach of the GAL4/UAS system into the behavioral neurobiology of Drosophila. BMB Reports. 42 (11), 705-712 (2009).
  12. Deshpande, S. A., et al. Quantifying Drosophila food intake: comparative analysis of current methodology. Nature Methods. 11 (5), 535-540 (2014).
  13. Neckameyer, W. S. A trophic role for serotonin in the development of a simple feeding circuit. Developmental Neuroscience. 32 (3), 217-237 (2010).
  14. Gasque, G., Conway, S., Huang, J., Rao, Y., Vosshall, L. B. Small molecule drug screening in Drosophila identifies the 5HT2A receptor as a feeding modulation target. Scientific Reports. 3, (2013).
  15. Schoofs, A., et al. Selection of motor programs for suppressing food intake and inducing locomotion in the Drosophila brain. PLoS Biology. 12 (6), 1001893(2014).
  16. Pocas, G. M., Crosbie, A. E., Mirth, C. K. When does diet matter? The roles of larval and adult nutrition in regulating adult size traits in Drosophila melanogaster. Journal of Insect Physiology. , 104051(2020).
  17. Hamada, F. N., et al. An internal thermal sensor controlling temperature preference in Drosophila. Nature. 454 (7201), 217-220 (2008).
  18. Pfeiffer, B. D., et al. Tools for neuroanatomy and neurogenetics in Drosophila. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (28), 9715-9720 (2008).
  19. Jenett, A., et al. A GAL4-driver line resource for Drosophila neurobiology. Cell Reports. 2 (4), 991-1001 (2012).
  20. Kitamoto, T. Conditional modification of behavior in Drosophila by targeted expression of a temperature-sensitive shibire allele in defined neurons. Journal of Neurobiology. 47 (2), 81-92 (2001).
  21. Brand, A. H., Perrimon, N. Targeted gene expression as a means of altering cell fates and generating dominant phenotypes. Development. 118 (2), 401-415 (1993).
  22. Shirangi, T. R., Stern, D. L., Truman, J. W. Motor control of Drosophila courtship song. Cell Reports. 5 (3), 678-686 (2013).
  23. Mirth, C. M. J. Food intake and food choice are altered by the developmental transition at critical weight in Drosophila melanogaster. Animal Behaviour. 126, 195-208 (2017).
  24. Simpson, S. J., Raubenheimer, D. Obesity: the protein leverage hypothesis. Obesity Reviews. 6 (2), 133-142 (2005).
  25. Raubenheimer, D., Simpson, S. J. Integrative models of nutrient balancing: application to insects and vertebrates. Nutrition Research Reviews. 10 (1), 151-179 (1997).
  26. Li, H. H., et al. A GAL4 driver resource for developmental and behavioral studies on the larval CNS of Drosophila. Cell Reports. 8 (3), 897-908 (2014).
  27. Bhatt, P. K., Neckameyer, W. S. Functional analysis of the larval feeding circuit in Drosophila. Journal of Visualized Experiments. (81), e51062(2013).
  28. Wong, R., Piper, M. D. W., Blanc, E., Partridge, L. Pitfalls of measuring feeding rate in the fruit fly Drosophila melanogaster. Nature Methods. 5 (3), 214-215 (2008).
  29. Almeida-Carvalho, M. J., et al. The Ol1mpiad: concordance of behavioural faculties of stage 1 and stage 3 Drosophila larvae. Journal of Experimental Biology. 220, Pt 13 2452-2475 (2017).
  30. Rodrigues, M. A., et al. Drosophila melanogaster larvae make nutritional choices that minimize developmental time. Journal of Insect Physiology. 81, 69-80 (2015).
  31. Wong, R., Piper, M. D., Wertheim, B., Partridge, L. Quantification of food intake in Drosophila. PLoS One. 4 (6), 6063(2009).
  32. Wu, Q., et al. Developmental control of foraging and social behavior by the Drosophila neuropeptide Y-like system. Neuron. 39 (1), 147-161 (2003).
  33. Wu, Q., Zhang, Y., Xu, J., Shen, P. Regulation of hunger-driven behaviors by neural ribosomal S6 kinase in Drosophila. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102 (37), 13289-13294 (2005).
  34. Lingo, P. R., Zhao, Z., Shen, P. Co-regulation of cold-resistant food acquisition by insulin- and neuropeptide Y-like systems in Drosophila melanogaster. Neuroscience. 148 (2), 371-374 (2007).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Erratum

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Formal Correction: Erratum: Quantification of Macronutrients Intake in a Thermogenetic Neuronal Screen using Drosophila Larvae
Posted by JoVE Editors on 10/06/2020. Citeable Link.

An erratum was issued for: Quantification of Macronutrients Intake in a Thermogenetic Neuronal Screen using Drosophila Larvae. A figure was updated.

Figure 1 was updated from:

Macronutrient balancing chart and table; protein-carbohydrate ratios in L3 larvae diets, experiments.
Figure 1: The sucrose-yeast (SY) diets used in our protocol. (A) The blue dots represent the isocaloric (248 calories/L) macronutrient balancing diets used in the feeding assay, which differ in the protein to carbohydrate (P:C) ratios: 1:1, 1:4 and 1:16. The beige dot represents the diet used to rear the experimental third-instar larvae (L3), which contained a P:C ratio of 1:2 and a caloric density of 495 calories/L. (B) Detailed composition and nutritional information of the sucrose-yeast (SY) based diets. The components are the same for all the diets: agar, sucrose and yeast. The amount in grams of the components needed to prepare 1 L of diet is shown. Note that 1% (v/v) of blue dye must be added to the macronutrient balancing diets and to the L3 rearing diet nipagin and propionic acid solutions must be added to a final concentration (v/v) of 3% and 0.3%, respectively. Please click here to view a larger version of this figure.

to:

Protein-carbohydrate ratio chart, diet composition graph for L3 larvae, macronutrient quantification.
Figure 1: The sucrose-yeast (SY) diets used in our protocol. (A) The blue dots represent the isocaloric (248 calories/L) macronutrient balancing diets used in the feeding assay, which differ in the protein to carbohydrate (P:C) ratios: 1:1, 1:4 and 1:16. The beige dot represents the diet used to rear the experimental third-instar larvae (L3), which contained a P:C ratio of 1:2 and a caloric density of 495 calories/L. (B) Detailed composition and nutritional information of the sucrose-yeast (SY) based diets. The components are the same for all the diets: agar, sucrose and yeast. The amount in grams of the components needed to prepare 1 L of diet is shown. Note that 1% (v/v) of blue dye must be added to the macronutrient balancing diets and to the L3 rearing diet nipagin and propionic acid solutions must be added to a final concentration (v/v) of 3% and 0.3%, respectively. Please click here to view a larger version of this figure.

Tags

Drosophila LarvaeThermogenetic ScreenMacronutrient IntakeFood Intake QuantificationColorimetric Feeding AssayNeuronal ActivationProtein Carbohydrate RatioThird Instar LarvaePhenotypic ClassesDye Labeled Diets

Related Articles