Bu protokol, sağlam Drosophila larvalarında bireysel nöronların lazer hücresi ablasyonunu gösterir. Yöntem, gelişmekte olan sinir sistemindeki nöronlar arasındaki rekabeti azaltmanın etkisinin incelenmesini sağlar.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Bu protokol, sağlam Drosophila larvalarında bireysel nöronların lazer hücresi ablasyonunu gösterir. Yöntem, gelişmekte olan sinir sistemindeki nöronlar arasındaki rekabeti azaltmanın etkisinin incelenmesini sağlar.
Protokol, sağlam Drosophila melanogaster larvalarının merkezi sinir sisteminde (CNS) 2-foton lazer sistemi ile tek nöron ablasyonunu tanımlar. Bu non-invaziv yöntem kullanılarak, gelişmekte olan sinir sistemi hücreye özgü bir şekilde manipüle edilebilir. Bir ağdaki bireysel nöronların gelişimini bozmak, sinir sisteminin sinaptik girdi kaybını nasıl telafi edebileceğini incelemek için kullanılabilir. Bireysel nöronlar, Drosophila'nın dev lif sisteminde, iki nörona odaklanarak spesifik olarak kesildi: presinaptik dev lif (GF) ve postsinaptik tergotrokanteral motor nöron (TTMn). GF, kaçış tepkisi için çok önemli olan ipsilateral TTMn ile sinaps yapar. 3. instar beyindeki GF'lerden birinin, GF aksonal büyümeye başladıktan hemen sonra kesilmesi, CNS'nin gelişimi sırasında hücreyi kalıcı olarak uzaklaştırır. Kalan GF, eksik komşuya reaksiyona girer ve kontralateral TTMn'ye ektopik bir sinaptik terminal oluşturur. Bu atipik, iki taraflı simetrik terminal, boya eşleşmesi ile gösterildiği gibi her iki TTMN'yi de innerve eder ve elektrofizyolojik deneylerle gösterildiği gibi her iki motor nöronu da çalıştırır. Özetle, tek bir internöronun ablasyonu, bir nöronun kaybını telafi edebilen ve kaçış devresine normal tepkileri geri yükleyebilen iki taraflı bir nöron çifti arasındaki sinaptik rekabeti gösterir.
Lazer ablasyon, çok çeşitli organizmalarda nöral devreleri diseksiyon etmek için tercih edilen bir araçtır. Solucanlar ve sinekler gibi model genetik sistemlerde geliştirilen, sinir sisteminin yapısını, işlevini ve gelişimini incelemek için hayvanlar aleminde uygulanmıştır 1,2,3. Burada, Drosophila'da devre montajı sırasında nöronların nasıl etkileşime girdiğini araştırmak için tek nöron ablasyonu kullanıldı. Sineğin kaçış sistemi, analiz için favori bir devredir, çünkü yetişkin sineğin en büyük nöronlarını ve en büyük sinapslarını içerir ve devre son yıllarda iyi karakterize edilmiştir4. Dev Fiber devresinin montajında nöron-nöron etkileşimlerinin oynadığı rol, bu araştırmanın odak noktasıdır.
Hubel ve Wiesel'in 1960'lardaki çalışmalarından bu yana sinirbilimde odak noktası olan bir etkileşim türü "sinaptik rekabet"tir5,6. Bu protokolde, fenomenin moleküler temellerinin keşfedilebileceği Drosophila'nın dev lif sisteminde (GFS) tek hücreli ablasyon yoluyla rekabetin rolünü yeniden gözden geçirmek için lazer ablasyon kullanıldı.
Gelişmekte olan sinekteki nöronların ablasyonu, hedef nöronların görselleştirilmesi, ablasyon yönteminin kesinliği ve numunenin hayatta kalması dahil olmak üzere çeşitli nedenlerle zor olmuştur. GFS'deki bu problemlerin üstesinden gelmek için, ilgilenilen nöronları etiketlemek için UAS / Gal4 sistemi7 kullanıldı ve presinaptik dev lifi veya postsinaptik sıçrama motor nöronunu (TTMn) çıkarmak için iki fotonlu bir mikroskop kullanıldı.
Bu çalışmada, komşu bilateral nöronların GFS'deki sinaptik bağlantıyı ve sinaptik gücü ayarlamada oynadığı rolü belirlemek için, bilateral nöron çiftlerinden biri (presinaptik GF veya postsinaptik motor nöron) pupa gelişiminden hemen önce silindi. Bu gelişim aşamasında, GF aksonogenezi tamamlanmamıştır8. Yetişkindeki sinaptik devrenin GF yapısı ve işlevi daha sonra incelendi ve kalan GF'nin çıktısına özellikle dikkat edildi.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Protokol için kullanılan tüm hayvanlar Drosophila melanogaster türündendi. Bu türün kullanımını çevreleyen herhangi bir etik sorun yoktur. Bu işi yürütmek için etik izin gerekli değildi. Çalışmada kullanılan Drosophila türlerinin, reaktiflerinin ve ekipmanlarının detayları Malzeme Tablosunda listelenmiştir.
1. Drosophila'nın yetiştirilmesi ve doğru larva aşamasının seçilmesi
2. 3. instar larvasının hazırlanması
NOT: Larvalar Burra ve ark.9'a benzer bir yöntem kullanılarak uyuşturulmuştur. İşlem sürelerini kısa tutmak için, bir seferde sadece bir larva hazırlayın. Anesteziye kısa süre maruz kalma, deney hayvanlarının hayatta kalmasını artıracaktır10.
3. Ablasyon için larvaların slaytlara monte edilmesi
4. Hedef hücrelerin bulunması
NOT: Bu çalışma için kullanılan çoklu foton sistemi dik bir mikroskop üzerine monte edilmiştir. Edinim ve lazer stimülasyon ayarlarını kontrol etmek için sisteme özel yazılım kullanıldı. Sistem, numuneleri bulmak için bir epifloresan ışık kaynağı ile donatıldı. Objektif lens, 25x büyütme, 2 mm uzun çalışma mesafesi ve 1.10 NA ile suya daldırma lensiydi.
5. Ablasyon parametrelerinin ayarlanması

Şekil 1: Sağlam Drosophila L3 larvalarında lazer ablasyonu için nöronların tanımlanması. (A) Beyindeki dev lif (GF) soma'nın ve ventral sinir kordonundaki (VNC) tergotrokanteral motornöronu (TTMn) içeren motor nöron kümesinin konumunun şeması. (B) Larva VNC'de GFP'nin shakB (ölümcül) -Gal4 sürüş ekspresyonunun maksimum yoğunluk projeksiyonu. Orta çizgi noktalı çizgi ile gösterilir. Daire, lazer ablasyonu için hedeflenen TTMn'yi içeren nöron kümesini gösterir. Ölçek çubuğu: 50 μm. (C) A307-Gal4'ün kontrolü altında GFP'yi ifade eden larva beyninin kısmi projeksiyon görünümü. Daire, lazer ablasyon için hedeflenen GF soma'yı gösterir. Ölçek çubuğu: 50 μm. (D) R91H05-Gal4 sürüş UAS-GFP ile beynin maksimum yoğunluk projeksiyonu. Her iki GF (daire) konum, şekil ve boyuta göre tanımlanabilir. Ölçek çubuğu: 50 μm. (E) GF soma lazer ablasyondan önce büyütülmüş görünüm. Eflatun daire, lazer ablasyon için hedef bölgeyi gösterir. Ölçek çubuğu: 10 μm. (F) GF soma, lokalize lazer gücü ve başarılı ablasyon sonrası büyütülmüş görünüm. Ölçek çubuğu: 10 μm. (G) GF soma lazer ablasyondan önce büyütülmüş görünüm. Eflatun daire, lazer ablasyon için hedef bölgeyi gösterir. Ölçek çubuğu: 10 μm. (H) GF soma, lokalize lazer gücü ve başarısız ablasyon (ağartma) sonrası büyütülmüş görünüm. Ölçek çubuğu: 10 μm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
6. Larvaların geri kazanılması
7. Yetişkin sineklerde GFS'nin işlevselliğinin test edilmesi
NOT: Aşağıdaki adımlar Allan ve Godenschwege12 ve Augustin ve ark.13'te ayrıntılı olarak açıklanmıştır.
8. Konfokal görüntüleme için dev fiber sisteminin diseksiyonu ve etiketlenmesi
NOT: Fly CNS diseksiyonu ve boya enjeksiyonu Boerner ve Godenschwege14'te detaylandırılmıştır.
9. Sinir sisteminin immünohistokimyası
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu yöntem, Drosophila'nın sinir sistemindeki belirli nöronal ağların gelişimini manipüle etmek için kullanılabilir. Buradaki birincil araştırma sorusu sinaptik bağlantıların oluşumuydu. Presinaptik GF veya postsinaptik TTMn'nin çıkarılması, bu merkezi sinapsta reaktif sinaptogenezin ve sinaptik fonksiyon ve gelişim için çok önemli olan moleküler mekanizmaların araştırılmasını sağladı. Protokolde tarif edildiği gibi, GF'lerden birinin veya TTMN'lerden birinin lazer hücre ablasyonu gerçekleştirildi ve yetişkin sin...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
2 fotonlu bir mikroskop ile hücre ablasyonunun, Drosophila'da nöronal devre gelişimini manipüle etmek için oldukça başarılı bir yöntem olduğu kanıtlandı. Bu yöntem non-invaziv olduğu için hayvana minimum zarar verir. Veriler, bilinen devrelerin bu hücreye özgü manipülasyonunun kullanışlılığını desteklemektedir.
Ablasyonun başarısı için en uygun Gal4 sürücüsünü seçmek çok önemliydi. GFS iyi çalışıldığından, birçok özel Gal4 sürücü hattı tanımlanmıştır7. Çoğu Gal...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
2 foton mikroskobu üzerinde deneyler FAU Stiles-Nicholson Beyin Enstitüsü İleri Hücre Görüntüleme Çekirdeği'nde gerçekleştirildi. Jüpiter Yaşam Bilimleri Girişimi'ne finansal destek için teşekkür ederiz.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Alexa Fluor 488 AffiniPure Goat Anti-Tavşan IgG (H + L) | Jaxkson ImmunoResearch | 111-545-003 | |
| Anti-yeşil floresan protein, tavşan | Fisher Scientific | A11122 | 1:500 konsantrasyon |
| Apo LWD 25x/1.10W Objektif | Nikon | MRD77220 | suya daldırma uzun çalışma mesafesi |
| Sığır Serumu Albümin (BSA) | Sigma | B4287-25G | |
| Bukalemun Ti: Safir Vision II Lazer | Tutarlı | ||
| Pamuk | Topu Genesee Scientific | 51-101 | |
| Dekstra, Tetrametilrodamin, 10.000 MW, Lizin Sabitlenebilir (floro-Yakut) | Fisher Scientific | D1817 | |
| Gu ve O'Dowd'dan | Drosophila salin | ||
| Etil Eter | Fisher Scientific | E134-1 | Tehlike, Yanıcı sıvı |
| Sinek yemeği B (Bloomington tarifi) | LabExpress | 7001-NV | |
| Metil salisilat | Fisher Scientific | O3695-500 | |
| Mikrosantrifüj tüpü 1.5 mL | Eppendorf | 22363204 | |
| Mikroskop kapak kayması 18x18 #1.5 | Fisher Scientific | 12-541A | |
| Nörobiotin İzleyici | Vektör Laboratuvarlar | SP-1120 | |
| Nikon A1R çoklu foton mikroskobu | dik bir FN1 mikrosopa standı üzerinde | NIS | |
| Elemanları İleri Araştırma | Nikon | Edinimi ve veri analizi yazılımı | |
| Paraformaldehit (PFA) | Fisher Scientific | T353-500 | |
| PBS (Fosfat Tamponlu Salin) | Fisher BioReagents | BP2944-100 | Tabletler |
| R91H05-Gal4 | Bloomington Drosophila Stok Merkezi | 40594 | |
| shakB(ölümcül)-GAl4 | Bloomington Drosophila Stok Merkezi | 51633 | |
| Superfrost mikroskobu cam slayt | Fisher Scientific | 12-550-143 | |
| Triton X-100 | Fisher Scientific | 422355000 | deterjan çözeltisi |
| UAS-10xGFP | Bloomington Drosophila Stok Merkezi | 32185 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.