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Biology I: yeast, Drosophila and C. elegans

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초파리 발달 및 생식

Overview

Drosophila를 매우 귀중한 유기체로 만드는 많은 이유 의 한개는 발달의 분자, 세포 및 유전 기초가 인간과 같은 파리와 높은 진핵생물 사이에서 높게 보존된다는 것입니다. Drosophila는 수명 주기로 알려져 있는 프로세스에 있는 몇몇 발달 단계를 통해 진보하고 각 단계는 발달 연구를 위한 유일한 플랫폼을 제공합니다. 이 비디오는 Drosophila 수명 주기의 각 단계를 소개하고 각 단계에서 발생하는 물리적 특성과 주요 발달 사건을 자세히 설명합니다. 다음으로, 비디오는 유기체의 바디 계획을 수립하고 개별 조직 및 기관을 지정하는 데 중요한 패턴 형성의 유전 적 규칙에 대해 설명합니다. 또한,이 비디오는 Drosophila 재생의 개요를 제공합니다, 그리고 유전 십자가를 설정하는 Drosophila의 생식 특성을 사용하는 방법. 마지막으로, 우리는 Drosophila 개발 및 재생의 원리가 연구에 어떻게 적용될 수 있는지에 대한 예를 논의합니다. 이러한 응용 분야에는 RNA 간섭, 짝짓기 행동의 행동 적 삽, 그리고 우리가 동적 프로세스로 개발을 시각화 할 수있는 라이브 이미징 기술이 포함됩니다. 전반적으로,이 비디오는 Drosophila에서개발 및 재생을 이해하는 것의 중요성을 강조하고,이 지식이 다른 유기체의 발달을 이해하는 데 어떻게 사용될 수 있는지 를 강조합니다.

Procedure

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Drosophila 멜라노가스터는,연구 발달 및 재생에 있는 모형 유기체로 널리 이용됩니다. Drosophila는 수명 주기로 알려져 있는 프로세스에 있는 몇몇 발달 단계를 통해 진보하고 각 단계는 발달 연구를 위한 유일한 플랫폼을 제공합니다. 이 비디오에서는 Drosophila 발달 및 재생의 기초를 제시할 것입니다, 유전 십자가를 설정하는 방법을 포함하여 이 연구가 상처 치유에서 행동에 구역 수색하는 프로세스를 이해하기 위하여 어떻게 적용될 수 있는지 토론합니다.

먼저, 드로소필라의 수명 주기에 대해 논의해 봅시다. 드로소필라는 배아, 애벌레, 푸파, 성인 등 4가지 주요 발달 단계를 통해 진행됩니다.

배아는 약 0.5 mm 길이와 타원형 모양의 수정란입니다. 수정 직후, 배아는 성장없이 급속한 미토Tic 분열을 겪습니다. zygotic 핵은 핵 분열의 9 라운드를 겪습니다, 그러나 syncytial blastoderm에게 불린 다중 핵 세포를 형성하는 사이토카네시스를 겪지 않습니다. 동시 적인 blastoderm에 있는 모든 핵은 일반적인 세포질을 공유하기 때문에, 단백질은 바디 계획 및 개별 장기 및 조직의 패터칭을 설치하는 데 중요한 모르포겐 그라데이션을 형성하여 자유롭게 확산될 수 있습니다. 10핵분단 이후에 핵은 동종 포스트로덤의 주변으로 이동한다. 13차 핵분단에 이어, 수정 후 약 3시간 후에 발생하며, 싱크로나이티알로도막내의 6000핵은 세포분전을 형성하는 개별화된다. 세포 blastoderm는 세포의 단층을 포함하고 위장으로 알려진 과정에서 복잡한 다층 구조로 변환됩니다. 위질 도중, 세포 모양 변경은 단층의 질에 드라이브, 궁극적으로 엔도름, 중피 및 자궁 내배아 층을 만듭니다. 엔도름은 창자를 낳고, 중구는 근육과 심장을 낳고, 자궁 절제술은 표피와 중추 신경계를 일으킵니다. 24 시간 후에, 태아는 애벌레로 부화합니다.

애벌레는 벌레와 같은 분할 된 몸으로 흰색입니다. 그들은 젖은 음식을 끊임없이 먹으며 기어 다니며 급속한 성장을 이끈다. 애벌레는 3개의 스테이지를 진행합니다: 24시간 동안 첫 번째 인스타, 24시간 동안 두 번째 인스타, 48시간 동안 세 번째 인스타. 몰팅은 각 단계 사이에 발생합니다. 새끼를 준비하면, 세 번째 인스타 애벌레는 음식 소스를 떠나 유리병의 측면과 같은 단단한 표면에 부착합니다.

푸파는 움직이지 않았고 처음에는 부드럽고 흰색이지만 결국 경화되고 갈색으로 변합니다. 4 일 동안, 애벌레 조직은 퇴화하고 성인 조직 양식. 백과는 푸팔 단계의 끝을 표시하고 파리는 성인으로 등장.

백과기 8시간 후, 어른들은 성적으로 받아들여지고 짝짓기 시작하여 다시 수명 주기를 시작합니다.

전체 수명 주기는 25°C에서 약 10일이 걸리지만 온도에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 예를 들어, 18°C에서 수명 주기는 약 19일 및 29°C에서, 수명 주기는 7일 밖에 되지 않습니다.

개발 전반에 걸쳐 패턴 형성의 신중한 유전 적 조절은 신체 계획을 수립하고 개별 조직 과 장기를 지정합니다. 중요한 것은, 전방 후방 축의 확립은 유기체의 머리에서 꼬리 방향으로 의한 방향을 정의하고, 유전자의 몇몇 단에 의해 조절된다.

첫째, 모계 효과 유전자는 난모세포에서 공급되고 여성으로부터 유전된다. 그(것)들은 태아의 전방 및 후방을 처음에 설치하기 위한 syncytial blastoderm에서 중요합니다. 특히, 비코이드 유전자는 두부및 흉부를 포함하는 배아의 전방을 정의하고, 나노유전자는 복부를 포함하는 후방을 정의한다.

둘째, 모계 효과 유전자에 의해 조절되는 세분화 유전자는 갭 유전자및 쌍 규칙 유전자를 포함한다. 갭 유전자는 배아를 광범위하게 세분화하여 전방 후방 축을 따라 분할 된 신체 계획을 수립합니다. 쌍 규칙 유전자는 전방 후방 축에 수직으로 줄무늬 패턴으로 표현되고, 더 작은 세그먼트로 배아를 분할합니다. 그런 다음 각 세그먼트 내에서 세포 운명을 확립하기 시작하도록 engrailed와 같은 세그먼트 극성 유전자가 시작됩니다.

마지막으로, 동종 유전자는 날개와 다리와 같은 특정 해부학 구조를 정의하는 데 책임이 있습니다. 흥미롭게도, 염색체에 있는 유전자의 순서는 전방 후방 축을 따라 어떻게 표현되는지 반영합니다.

드로소필라는 일생에 수천 개의 자손을 생산할 수 있는 매우 비옥한 유기체입니다. 암컷은 하루에 수백 개의 알을 낳고 짝짓기가 발생한 후에도 계란을 계속 비옥하게 합니다.

Drosophila는 또한 여성이 남성과 일반적으로 구별되는 것을 의미하는 성적으로 이질적인 유기체입니다. 특히, 남성은 여성보다 작고 어두운 색의 외부 생식기뿐만 아니라 더 낮은 복부에 더 많은 검은 색안료가 있습니다. 남성은 또한 교합 하는 동안 여성에 래치 하는 데 사용 하는 섹스 빗 이라는 그들의 앞다리에 강모의 패치가. 이러한 뚜렷한 현상 차이 매우 쉽게 여성에서 남성을 구별 하는, 유전 십자가를 설정할 때 특히 유용.

Drosophila와 십자가를 설정 하는 유전학을 공부 하기 위한 유용한 기술. 그래서 시작하자!

십자가를 설정하는 첫 번째 단계는 당신이 그녀가 짝짓기 누구와 함께 정확히 남성을 제어 할 수 있도록, 원하는 유전자형의 처녀 여성을 수집하는 것입니다. 드로소필라는 백과기 후 처음 8시간 동안 짝짓기를 할 수 없으므로, 아주 젊은 성인을 모으는 것은 순결을 보장합니다. 새로 동봉 된 여성을 수집하려면, 모든 성인을 제거하기 위해 시체에 유리병을 취소합니다. 매 3-4 시간, 새로 동봉 된 성인에 대 한 유리병을 확인 하 고 사용 준비 될 때까지 어떤 남성 없이 새로운 유리병에 여성을 수집. 처녀 여성은 매우 밝은 체색과 복부의 어두운 반점, 메코늄으로 알려져 있습니다.

십자가를 시작할 준비가 되면 4-6 수컷과 원하는 유전자형의 4-6 처녀 암컷을 일자 음식 유리병에 결합하고 25 ° C 및 60 %의 습도에 보관하십시오. 3-4 일 후에 애벌레가 나타나고 부모는 새로운 유리병으로 옮겨져 부모가 자손과 짝짓기하지 못하게해야합니다. 약 10 일 후에 새로운 자손이 나타나고 표현형을 검사 할 수 있습니다.

Drosophila 연구원이 사용하는 한 가지 도구는 유전 적 재조합을 방지하고 곱슬 날개와 같은 유전 적 마커를 포함하는 균형 있는 염색체이며, 이는 비행의 올바른 유전자형을 결정하는 데 유용합니다. 두 가지 돌연변이에 대한 이종구균인 파리를 원한다면, 균형 체형 CyO를 통해 돌연변이 #1 주식을 교차할 수 있으며, 돌연변이를 가진 두 번째 주식으로 도 섭씨보다 균형을 #2. 곱슬 날개없이 나타나는 모든 자손은 두 돌연변이모두에 대한 이종화구입니다.

Drosophila 연구에서 또 다른 일반적으로 사용되는 도구는 UAS-GAL4 시스템으로, 이는 연구원이 특정 조직에서 유전자를 표현하거나 노크 할 수 있습니다. GAL4는 조직 특이적 프로모터 및 UAS에 의해 구동되는 효모 전사 인자이며, 이는 관심 있는 유전자의 발현을 제어하는 업스트림 활성화 서열이다. 조직 특정 GAL4 트랜스진으로 비행을 교차하여 관심 유전자를 직접 다운스트림으로 UAS 트랜스진으로 비행할 때, GAL4 단백질은 UAS를 결합하고 원하는 유전자의 발현을 유도합니다. 예를 들어, UAS-GFP는 푸파의 날개 디스크에 특정한 무각-GAL4로 넘어갔고, 이러한 세포에서 특히 GFP를 표현한다.

Drosophila 개발 및 재생을 연구하는 데 사용할 수있는 많은 응용 프로그램이 있습니다. 한 가지 응용 프로그램은 행동 분석 , 특히 구애 행동입니다. 구애를 하는 동안, 남성은 여성을 향해 자신을 지향하고 그의 앞다리로 그녀를 두드리는 동안 그녀를 따릅니다. 여성이 수용하는 경우, 그녀는 남성이 그녀를 장착 할 수 있습니다. 남성은 복부를 곱슬 곱슬하고 정액을 여성으로 옮기며, 이는 교화로 알려진 과정입니다. 다양한 돌연변이의 구애 이러한 행동의 분석은 행동의 유전 적 제어에 대한 통찰력을 제공합니다.

Drosophila 발달은 살아있는 화상 진찰을 통해 공부될 수 있는 많은 세포 운동 및 모양 변경을 포함하는 극단적으로 역동적인 프로세스입니다. 예를 들어, 배아 발생 시 등대 폐쇄는 상피의 격차가 많은 세포 유형의 협응을 포함하는 지퍼와 같은 방식으로 닫힐 때이다. 개발 중 등산 폐쇄는 종종 임상적 의미가있을 수있는 상처 폐쇄를 연구하는 모델로 사용됩니다.

Drosophila 발달 도중 프로세스를 이해하는 데 사용되는 세 번째 응용 프로그램은 개별적인 유전자의 활동을 무너뜨리고 대규모 역 유전 스크린에서 이용될 수 있는 RNA 간섭입니다. 예를 들어, dsRNA는 배아로 주입될 수 있고, 기관 개발에 대한 유전자 녹다운의 영향, 예를 들어, 평가될 수 있다. 여기서, RNA 간섭은 기관 발달 도중 융합을 위해 중요한 유전자를 드러냈습니다.

당신은 단지 Drosophila 멜라노가스터 번식 및 개발에 JoVE의 소개를 보았다. 이 비디오에서 우리는 검토: 드로소필라 라이프 사이클, 개발의 각 단계에 대 한 세부 사항을 포함 하 여. 우리는 또한 유전학을 공부하고 십자가를 설치하기 위해 Drosophila의 생식 능력을 사용하는 방법을 배웠습니다. 마지막으로, 우리는 Drosophila 발달 및 재생산이 행동, 상처 폐쇄 및 기관 발달과 같은 복잡한 프로세스를 이해하는 데 어떻게 유용한지 배웠습니다.

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