June 27th, 2016
Bu makale, Drosophila melanogaster'de yakıt oksidasyonunun ölçümü için eser miktarda spesifik radyoaktif işaretli metabolik substratların sineklere beslendiği bir yöntemi açıklamaktadır. Yakıt oksidasyonundan üretilen solunan radyoaktif işaretli CO2 toplanır ve ölçülür.
Bu protokolün genel amacı, bozulmamış meyve sinekleri tarafından üretilen karbondioksiti ölçmek, palmitik asit veya glikoz gibi radyoaktif işaretli substratları ayarlamaktır. Bu yöntem, Drosophila araştırmacıları için belirli bir mutasyonun enerji metabolizmasını etkileyip etkilemeyeceği gibi önemli soruları yanıtlamaya yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, az sayıda meyve sineğinde yakıt oksidasyonunun kantitatif, hassas ve tekrarlanabilir ölçümlerine izin vermesidir.
Bu yöntemin görsel gösterimi kritik öneme sahiptir, çünkü sinek kapsülü montaj adımları, sinekler anesteziden kurtulmadan önce deney aparatının uygun şekilde yapılmasını sağlamak için küçük parçaların hızlı bir şekilde manipüle edilmesini gerektirir. Karbon-14, düşük enerjili bir beta yayıcıdır ve havada kısa bir menzile sahiptir, ancak radyoaktif işaretli moleküllerin dökülmesini veya deneyci tarafından yanlışlıkla yutulmasını önlemek için yine de özen gösterilmelidir. Toplam 25 mikrolitre hacim elde etmek için bir ila iki mikroküri radyoaktif işaretli substratı 15 mikrolitre FD & C Number One mavi gıda boyası ve su ile karıştırın.
Tüm radyo işaretli alt tabakayı ve mavi boya karışımını boş bir sinek yemi şişesinin dibine boru kafası yapın. Sinek yemi şişeleri kolayca devrildiğinden, devrilmelerini önleyecek bir kaba koyduğunuzdan emin olun. Standart sinek yiyeceklerini, yiyecekler sıvılaşana kadar mikrodalga fırında ısıtın.
Yüksek güç seviyesinde 15 ila 20 saniye genellikle 10 mililitre yiyecek içeren bir şişe için yeterlidir. Radyoaktif işaretli alt tabakaya ve mavi boya karışımına 975 mikrolitre erimiş gıda ekleyin ve tam karışımı sağlamak için mavi rengin homojenliğini izlerken hızla döndürün. Dar ucu genişletmek için boru başı uçlarının makasla kesilmesi gerekebilir, böylece viscus erimiş gıdanın doğru boru başlığına izin verilir.
Yiyeceklerin oda sıcaklığında 20 ila 30 dakika soğumasını ve tamamen katılaşmasını bekleyin. Yetişkin sinekleri uyuşturmak için akrilik bir tabana kaynaşmış ve bir basınç regülatörü ile bir karbondioksit tankına bağlanmış gözenekli polietilenden oluşan bir karbondioksit anestezi cihazı kullanılır. Anestezi cihazına dakikada beş litre karbondioksit akıtın.
Anestezi uygulanmış sinekleri, radyoaktif işaretli mavi boyalı gıda içeren şişelere aktarın. Her şişeyi bir köpük tıpa ile kapatın ve sinekler uyanana kadar yatay olarak dinlendirin. Şişeleri kapaklı bir akrilik kaba aktarın.
Kısa süreli beslenme için, iki ila üç saatlik beslenme adımı sırasında yemek yiyeceklerinden emin olmak için radyoaktif işaretli gıdalara aktarılmadan önce 18 ila 24 saat boyunca açlıktan uçarlar. Beş ila yedi gün boyunca uzun süreli beslenme için, sineklerin aç bırakılmasına gerek yoktur, ancak deneyci, şişelerdeki radyoaktif işaretli yiyeceklerin su içeriğini izlemeli ve kuru gıda içeren şişelere su eklemek için bir iğne ve şırınga kullanmalıdır. Radyoaktif işaretli substrat besleme süresi sona erdiğinde, sinekleri yeni bir şişeye dokunarak etiketlenmemiş yiyeceklere aktarın.
İki ila dört saatlik bir ilk kovalamaca süresi, sineklerin radyoaktif işaretli gıda parçacıklarını tırnak etlerinden temizlemesine izin verir ve bağırsakta kalan radyoaktif işaretli gıdaların sindirimine izin verir. Mavi karın aramak için sineklerin görsel olarak incelenmesiyle yiyeceklerin bağırsaktaki ilerlemesini izleyin. Daha sonra, sinekleri farklı yiyecek türlerine veya ortam sıcaklıklarına aktarın.
Bu kovalamaca süresinin uzunluğu, gerçekleştirilen deneye göre değişecektir. Karbondioksit toplama aparatını yapmadan önce, C-14 glikoz veya C-14 palmitik asit ile etiketlenmiş sinekleri içerecek ve atmosfere açık kalacak ağ kapaklı tüpler olan sinek kapsülleri oluşturmak için malzemeleri birleştirin. Bir tıraş bıçağını hemostat ile sıkıştırın, bir Bunsen brülörünün alevinde kırmızı sıcak olana kadar ısıtın ve ısıtılmış bıçağı kullanarak 12 milimetreye 75 milimetre polipropilen tüplerin üst 50 milimetresini kesin ve 25 milimetre uzunluğunda yuvarlak tabanlı tüpler bırakın.
35 milimetre x 35 milimetre kareler 130 mikron naylon ağ hazırlayın. Bir buçuk ila iki inç uzunluğunda şeffaf bant parçası kesin. Ardından, karbondioksit toplama aparatı için malzemeleri birleştirin.
Her sinek bölmesi için, 20 mililitrelik bir cam parıldama şişesi, merkez dışı delikli kauçuk tepeli bir tıpa, bir merkez kuyusu ve sınıf GFB cam mikrofiber filtre kağıdı monte edin. Merkezi üst durdurucudaki delikten iyice geçirin. Kullanım günü% 5 potasyum hidroksit taze hazırlayın.
Sinek bölmesine aktarılmak üzere sineklere anestezi uygulanmadan hemen önce, dairesel GFB filtre kağıdını katlayın ve kauçuk üst durdurucunun deliğinden geçirilen orta kuyucuğa yerleştirin ve 100 mikrolitre% 5 potasyum hidroksit ile doyurun. Anestezi uygulanmış sineklerin sinek kapsüllerine aktarılması bu protokolün en zor adımıdır. Başarıyı sağlamak için, gerekli tüm malzemeleri yakın bir yerde bulundurun ve sineklerin karbondioksite maruz kalmasını sınırlamak için hızlı bir şekilde çalışın ve ağ tüpe güvenli bir şekilde takılmadan önce sineklerin uyanmasını ve kaçmasını önleyin.
Etiketlenmemiş ortamlarda inkübasyonları takiben, sinekleri karbondioksit ile uyuşturun. Anestezi uygulanmış sinekleri kesilmiş polipropilen tüpe fırçalayın, naylon ağ ile kapatın ve ağı tüpe yapıştırmak için şeffaf bant kullanın. Belirli bir deney için her sinek kapsülünde eşit sayıda sinek kullanılmalıdır.
Sinek kapsülü başına 10 ila 20 sinek, sintilasyon sayımı ile ölçüm için yeterli radyoaktif işaretli karbondioksit üretir. Sinek kapsülünü 20 mililitrelik cam parıldama şişesine aktarın. Cam şişeyi, potasyum hidroksit doymuş GFB filtre kağıdı içeren bir merkez kuyusu tutarak kauçuk kapaklı tıpa ile kapatın.
Kauçuk tepeli tıpanın geniş üst kısmını cam parıldama şişesinin dudağının üzerine katlayın. Sinekleri içeren cam şişeleri kapaklı bir akrilik kaba koyun ve değişen sürelerde inkübe edin. İnkübasyonun sonunda, cam şişenin kapağını açın ve potasyum hidroksit doymuş GFB filtre kağıdını 4 mililitre sintilasyon kokteyli içeren altı mililitrelik plastik bir sintilasyon şişesine aktarın.
Biri arka plan görevi görmek için kullanılmayan GFB filtre kağıdı içeren ek sintilasyon şişeleri ve mikro küri başına dakika başına sayıları belirlemek için 0.1 ila 0.5 mikroküri radyoaktif işaretli substrat içeren bir ila iki başka şişe hazırlayın. Bir sintilasyon sayacı kullanarak, üreticinin protokolüne göre her numune için dakika başına sayıları ölçün. Ardından, protokol metninde açıklandığı gibi toplam karbondioksit üretimini hesaplayın.
Sinekler 18 saat aç bırakıldı, iki saat boyunca radyoaktif işaretli palmitik asitle beslendi ve daha sonra üç veya altı saatlik inkübasyonlar için 12 veya 25 hayvandan oluşan gruplar halinde radyoaktif işaretli karbondioksit üretimi için test edildi. Bu grafikte gösterildiği gibi, 25 sinek tarafından üretilen karbondioksit miktarı, 12 sinek tarafından üretilen miktarın neredeyse iki katıydı ve kuluçka süresi üç saatten altı saate çıkarıldığında her grubun miktarı iki katına çıktı. Saatte sinek başına pikomolar radyoaktif işaretli karbondioksit, her grupta neredeyse eşdeğerdi.
Oruç, beta oksidasyonu ile yağ asitlerinin parçalanmasını uyardığından, oruç tutulan hayvanlarda beslenen hayvanlara kıyasla yağ asidi oksidasyonundan kaynaklanan karbondioksit üretimi daha yüksek olmalıdır. Bunu test etmek için, 18 saatlik açlık sinekleri, iki saat boyunca radyoaktif işaretli palmitik asitle beslendi, iki gruba ayrıldı ve etiketlenmemiş sinek yemine veya% 1 agar'a aktarıldı. İki ayrı deneyde, agar üzerinde kovalanan sinekler, yiyeceklerde kovalanan sineklerden önemli ölçüde daha fazla radyoaktif işaretli karbondioksit üretti, bu da açlık tutulan hayvanlarda beta oksidasyonunun arttığını gösteriyor.
Bu prosedürü takiben, tercih edilen yakıt kaynağının ne olduğu gibi ek soruları yanıtlamak için toplam karbondioksit üretiminin ve toplam oksijen tüketiminin ölçülmesi ve solunum değişim oranının hesaplanması gibi tamamlayıcı yöntemler gerçekleştirilebilir. Bu videoyu izledikten sonra, belirli bir mutasyonun veya deneysel manipülasyonun belirli bir yakıtı enerji kaynağı olarak kullanma yeteneği üzerindeki etkisini belirlemek için bu protokolün nasıl kullanılacağını iyi anlamış olmalısınız. Radyoaktivite ile çalışmanın tehlikeli olabileceğini ve bu prosedürü gerçekleştirirken eldiven, laboratuvar önlüğü ve gözlük giymek ve uygun koruma kullanmak gibi önlemlerin her zaman alınması gerektiğini unutmayın.
Bu makale, Drosophila melanogaster'de radyoetiketli metabolik substratlar kullanarak yakıt oksidasyonunu ölçmek için bir yöntem tanımlamaktadır. Teknik, yakıt oksidasyonundan üretilen CO2'nın hassas ve nicel ölçümlerini sağlar.
This method enables quantitative assessment of fuel oxidation in Drosophila, supporting mechanistic de-risking in early-stage target validation for metabolic disease models. By measuring radiolabeled CO2 production, researchers can evaluate substrate-specific metabolic flux with high sensitivity and reproducibility, informing go/no-go decisions in preclinical programs. The approach provides a scalable, genetically tractable system for assessing therapeutic impact on energy metabolism pathways.
The method fits within the discovery continuum from target validation through lead optimization, enabling iterative assessment of metabolic effects in Drosophila models prior to mammalian studies.