Method Article
שומן הגוף הוא האיבר מטבולית במרכז בחרקים. אנו מציגים מערכת תרבות איברים חיים המאפשרת למשתמש ללמוד את התגובות של רקמות הגוף השמן מבודד לגירויים שונים.
שומן הגוף חרקים ממלאת תפקיד מרכזי חילוף החומרים חרקים, אחסון מזון, שיקוף פונקציות של הכבד, רקמת שומן חולייתנים. רקמות הגוף השמן חרקים מופץ בדרך כלל בכל הגוף חרקים. עם זאת, לעיתים קרובות מרוכז בבטן, מחובר לקיר הגוף בבטן.
יתוש שומן הגוף הוא המקור הבלעדי של חלמון חלבונים, אשר הם קריטיים עבור ייצור הביצים. לכן, התרבות במבחנה של רקמות שומן הגוף יתושים מייצג מערכת חשובה זו לחקר יתושים פיזיולוגיה, חילוף החומרים, ובסופו של דבר, ביצים. התהליך תרבות הגוף השמן מתחיל עם ההכנה של פתרונות, ריאגנטים, כולל פתרונות מניות חומצת אמינו, אאדס תמיסת מלח פיזיולוגית מלח מניות פתרון (APS), פתרון מניות סידן בינוני תרבות הגוף השמן. התהליך ממשיך עם חיתוך שומן הגוף, ואחריו טיפול ניסיוני. לאחר הטיפול, מגוון רחב של ניתוחים שונים ניתן לבצע, כולל RNA רצף (RNA-Seq), qPCR, שהכלים המערבי, פרוטאומיקס, מטבולומיקס.
בניסוי שלנו למשל, נדגים את הפרוטוקול באמצעות כריתה ותרבות של שומן הגוף של היתוש קדחת צהובה, Aedes aegypti, וקטור העיקרי של arboviruses כולל קדחת דנגה, chikungunya Zika. RNA מגופים שומן תרבותי תחת מצב פיזיולוגי ידוע upregulate חלבונים חלמון לעומת הפקד היו RNA-Seq ניתוח כדי להדגים את התועלת פוטנציאלי של הליך החקירות של ביטוי גנים.
היתושים הם וקטורים של מחלות האדם הרסנית, לרבות מלריה, קדחת דנגה, chikungunya Zika1,2,3. למרות אינטנסיבי המאמצים הבינלאומיים לרסן מחלות אלה וכדי לשלוט להעברת המחלה אוכלוסיות יתוש, התפרצות מגפת המחלות בעקיצות יתוש הן עדיין נפוץ, במיוחד במדינות מתפתחות. חיסונים יעילים נגד רבים של מחלות אלו הן אינו זמין או של יעילות מוגבלת4,5. הדרך היעילה ביותר למנוע התפרצויות היא לשלוט אוכלוסיות יתוש, בעיקר באמצעות שימוש בקוטלי חרקים טיפולים. עם זאת, עמידות חרקים יש שפותחה אוכלוסיות יתושים רבים ולהיות בעיה נפוצה ברחבי העולם6,7,8. המחקר של יתוש פיזיולוגיה חיוני להתפתחות של הרומן כלים ואסטרטגיות כדי לשלוט במחלה.
יתוש שומן הגוף ממלאת תפקיד מרכזי לאחסון מזון, הומאוסטזיס מטבולית, רבייה, קטבוליזם xenobiotic9,10,11,12. זה האיבר האחסון המרכזי עבור טריגליצרידים, גליקוגן וחומצות אמינו בצורה של חלבוני. הוא מתפקד גם המיקום של סינתזה עבור רוב החלבונים hemolymph של מטבוליטים. יתושים, שומן הגוף הוא המקור הבלעדי של ייצור החלבון חלמון המתרחשת אצל נקבות לאחר שהם לוקחים ארוחת דם13,14.
סוג התא העיקרי של שומן הגוף הוא גדול, polyploid trophocyte או adipocyte3,9,10,12. רקמת שומן גוף שמאורגנים אונות או עטיפות, ניתן למצוא כל חלקי הגוף של היתוש, עם החלק הגדול ביותר ממוקם בבטן, איפה אונות גדולה של שומן הגוף מחוברים לקיר הבטן הגוף.
מערכת תרבות הגוף השמן יתושים המובאת כאן פותחה בשנות ה-70 ונותרה כלי רב עוצמה עבור לומד הגוף השמן פיזיולוגיה10, במיוחד בשילוב עם טכנולוגיות אנליזה הנוכחית. הבסיס של טכניקה זו מבוססת על בידודו של הקירות גוף הבטן ואת הרקמה המשויך שומן הגוף. מהות הידרופובי הקוטיקולה הבטן גורם לו לצוף על פני השטח של המדיום תרבות, עם האונות המצורפת של הגוף השמן בטן שקועה. Spiracles ואת המבנה tracheolar נשמרים, הבטחת חמצון של בתרבית רקמה. מעתה ואילך, נתייחס ההכנות הללו "שומן גופות." בודדים גופות שומן נשארות קיימא עבור יותר מ 12 שעות כאשר מתפשט בתוך המדיום המתאים (שלא פורסמו תוצאות). תרבות הגוף השמן הוא כלי בעל ערך יש לטפל בהן מגוון של שאלות לגבי הגוף השמן אנדוקרינולוגיה ופיזיולוגיה9,10,12,15,16, 17.
בתרבית שומן הגוף יכולה להיות נתונה שונות ניסיוני ושליטה טיפולים, העיתוי של אשר יכול להיות הוחלט על ידי החוקר. בסוף תקופת הדגירה, הגופים שומן ניתן לאסוף ולהשתמש מעובד עבור ניתוחים במורד הזרם, כולל qPCR16,17,18,19, ווסטרן סופג18 ,20, פרוטאומיקס21או גליקומיקס22. ניתן לבצע ניסויים על סולמות שונים, מ בודדים גופות שומן לקבוצות של מאות זה יכול להיות תרבותי ביחד.
התוצאות נציג כלולים כאן נגזר שומן גוף תרבותי בנוכחות חומצות אמינו ו ecdysone הידרוקסי 20 של הורמונים סטרואידים כדי לדמות את ההפעלה ארוחת דם של16,vitellogenesis17, 23,24. אנו מנותח, בהשוואה בביטוי הגן דיפרנציאלית של לא מופעל נגד גופים שומן מופעל באמצעות ניתוח הדור הבא רצפי.
1-הכנת ריאגנטים והפתרונות
2. הכנות לקראת ניתוח
3. חיתוך שומן הגוף
4. תרבות הגוף השמן
לדוגמה, אנו ביצע ניסוי תרבות הגוף השמן, מגורה בודדים גופות שומן על ידי המקננת בהם על פתרון המכיל תערובת מאוזנת של כל עשרים חומצות אמינו המתרחשים באופן טבעי את החרקים הורמונים סטרואידים הידרוקסי 20 ecdysone (10 מיקרומטר) עבור 6-אייץ ' . כפקד, שומן הגוף היו מודגרות ב- APS עבור כמות שווה של הזמן.
לאחר דגירה, הרנ א סה כ היה מבודד באמצעות tri-ריאגנט27 ההוראות של היצרן. האיכות והכמות של דגימות RNA שחולצו היו העריכו באמצעות ספקטרופוטומטרים, כימות fluorometric, agarose בג'ל. ספריות רצפי RNA נוצרו באמצעות 4 µg של RNA הכולל, היו לכמת באמצעות שתי טכניקות שונות. לאחר מכן, הספריות נשלחו ספק מסחרי עבור סיום לזווג-רצף.
תוצאות ניסוי זה מוצגים טבלה 6. גנים מציג את החזקה תעתיק בתגובה חומצת אמינו ו- 20-hydroxyecdysone היו בעיקר חלמון חלבון גנים, אשר הוא מסכים עם תוצאות קודמות11.
איור 1 מציג מפת החום המציין את רמות ביטוי גנים בכ-1,256 באופן שונה לידי ביטוי גנים מגופים שומן בתרבית לאחר שני טיפולים שונים.
איור 1 . חום מפה של גנים ביטוי בתרבות הגוף השמן. המפה החום היה מחושב בהתבסס על מספר תעתיקים ספציפיים עבור כל ג'ין בספריות שונות באמצעות חבילת heatmap28 המהווה חלק הסביבה תוכנה R. הגוון כהה מייצג ביטוי גנים גבוה יותר. גנים 1,256 עם וריאציה סטטיסטית בביטוי (Q-ערכים < 0.05) מוצגים. הגנים מסודרים לפי רמות ביטוי בממוצע שלהם, שמציין את dendrogram בצד השמאל (לא לפי יחסיהם פילוגנטי). הערה המספר הגבוה של גנים עם מעלה או למטה-מוסדר ביטוי לאחר גירוי עם חומצות אמינו (AA) ו 20-hydroxyecdysone (20E). APS = תמיסת מלח פיזיולוגית אאדס . ראה 1 קובץ משלים עבור רשימת גנים ואת רמות ביטוי היחסי שלהם. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
חומצת אמינו | מולקולרית משקל גר'/מול | מ מ ריכוז | מ ג לליטר | מ"ג עבור אמצעי האחסון 300 מ |
אלנין | המהווה 89.1 | 26.68 | 2377.19 | 713.16 |
ארגינין | 174.2 | 26.68 | 4647.66 | 1394.3 |
אספרגין | 150.1 | 26.68 | 4004.67 | 1201.4 |
חומצה אספרטית | 133 | 26.68 | 3548.44 | 1064.53 |
ציסטאין | 121.16 | 10.68 | 1293.99 | 388.2 |
חומצה גלוטמית | 147.1 | 26.68 | 3924.63 | 1177.39 |
גלוטמין | 146 | 26.68 | 3895.28 | 1168.58 |
גליצין | 75 | 53.32 | 3999 | 1199.7 |
היסטידין | 155.16 | 80 | 12412.8 | 3723.84 |
איזולאוצין | 131 | 10.68 | 1399.08 | 419.72 |
Lycine | 183 | 26.68 | 4882.44 | 1464.73 |
לאוצין | 131 | 26.68 | 3495.08 | 1048.52 |
פנילאלנין | 165 | 10.68 | 1762.2 | 528.66 |
פרולין | 115 | 26.68 | 3068.2 | 920.46 |
סרין | 105 | 53.32 | 5598.6 | 1679.58 |
תראונין | 119 | 10.68 | 1270.92 | 381.28 |
טריפטופן | 204 | 10.68 | 2178.72 | 653.62 |
טירוזין | 181 | 5.32 | 962.92 | 288.88 |
ולין | 117 | 10.68 | 1249.56 | 374.87 |
מתיונין | 149 | 10.68 | 1591.32 | 477.4 |
טבלה 1. 4 X פתרון מלאי חומצה אמינית.
רכיב | משקל בגרמים נוספו 50 מ ל ddH2O |
NaCl | 8.0 g |
אשלגן כלורי | 0.074 g |
MgCl2-6 H2O | 0.120 g |
NaHCO3 | 0.0250 g |
בטבלה 2. 20 X מלח פתרון מניות.
רכיב | משקל בגרמים נוספו ddH2O 100 מ |
CaCl2-2 H2O | 0.90 g |
g > בטבלה 3. 50 X מניות תמיסת סידן.
רכיב | ריכוז של פתרון מניות | אמצעי אחסון מלאי עבור מאגר 100 מ |
טריס pH8.0 | 1 מ' | 5 מ |
EDTA | 0.25 M | 2 מ |
NaCl | נה | 0.3 g |
ddH2O | נה | 100 מ ל (~ 93 מ"ל) |
בטבלה 4. מאגר טריס.
רכיב | אמצעי אחסון מלאי עבור 200 מ |
פתרון מניות חומצת אמינו | 150 מ |
מניות תמיסת מלח | 10 מ |
תמיסת סידן מניות | 4 מ"ל |
מלון טס מאגר | 10 מ |
ddH2O | מ ל 26 |
טבלה 5- תרבות הגוף השמן בינונית.
ביאור | תיאור הגן | מקפלים שינוי | ערך-P |
AAEL006138 | Vitellogenin-B | 3443 | 2.52E-112 |
AAEL006126 | Vitellogenin-C | 2795 | 8.64E-91 |
AAEL006563 | קרבוקסיפפטידאז vitellogenic | 1002 | 2.17E-119 |
AAEL010434 | Vitellogenin-A | 220 | 1.14E-27 |
AAEL006542 | קרבוקסיפפטידאז vitellogenic | 185 | 2.14E-65 |
AAEL012678 | AAEL003006-פה [אאדס aegypti](65%) | 96 | 4.00E-70 |
AAEL000080 | חלבון היפותטי | 82 | 6.69E-188 |
AAEL015312 | Vitellogenic cathepsin B | 77 | 1.27E-15 |
AAEL009588 | קולטן גרעיני 3 | 75 | 4.58E-56 |
AAEL010529 | חלבון היפותטי | 66 | 1.32E-29 |
טבלה 6- תוצאות ניסויית.
משלימה קובץ 1. אנא לחץ כאן כדי להוריד את הקובץ.
איברים חרקים התרבות היה בשימוש נרחב ללמוד אנדוקרינולוגיה חרקים, פיתוח, חילוף החומרים, כמו גם כדי לחקור את האינטראקציה בין איברים מסוימים אנחנו חיים איתם בסמביוזה חיידקי29,30,31, 32,33,34. In vitro לקשרי תרבות איבר הגוף השמן שימש במיוחד ללמוד חומצת אמינו תחבורה והסדרה של חלמון ייצור החלבון יתושים ואת שאר Diptera16,17,35 , 36. במהלך התהליך של vitellogenesis, יתוש שומן הגוף משתמש מערך של חומצת אמינו גבוהה-ירידה לפרטים מובילי לייבוא נגזר ארוחת דם חומצות אמינו hemolymph לסנתז כמויות גדולות של חלבונים חלמון12 ,19,35,36. תרבות הגוף השמן היה לכלי התיחום של הדרישות התזונתיות של הגוף השמן הזה בהקשר18.
איכות חומר המוצא, היתושים נקבה, היא קריטית להצלחת הניסויים. רימות היתוש העולות צפופות תחת תנאים וניזונו התזונתי גבוה דיאטות בדרך כלל לייצר את התוצאות הטובות ביותר. יש כמה משתנים חשובים שיש לקחת בחשבון בעת יצירת תנאים תרבות הגוף השמן יתושים במעבדה מבחינת עיצוב ניסיוני. הראנו במחקרים קודמים, ביטוי גנים שומן הגוף משתנה באופן משמעותי בהתאם כל סיפור חיי הפרט ואת המצב התזונתי של יתוש11,22. התנאים התרבות יתוש צריך להיות אחיד כדי להפחית את מידת ההשתנות בגודל, עתודות התזונתיים של היתושים ניסיוני. בנוסף, אנשי ביצוע והניתוחים בקיצור כדי להבטיח ניתוח מהיר ומדויק עם תוצאות עקביות. תא הכדאיות בגופים שומן מבודדים ניתן לבדוק באמצעות שונים מכתימים שיטות37,38.
הנבחנים של ניסוי תרבות הגוף השמן צריך לקחת בחשבון מספר והניתוחים אפשרי בתקופת זמן נתונה. כאשר נדרשים כמויות גדולות של שומן הגוף, הפעלות לנתיחה מרובות או dissectors מרובים ייתכן שיהיה צורך. יש מגוון רחב של יישומים עתידיים עבור in vitro לקשרי תרבות הגוף השמן בבית. יתושים וחרקים אחרים. זה יהיה שימושי במיוחד עבור בדיקות מועמדים פוטנציאליים סמים לבקרת מזיקים. השימוש בטכניקות הטרנסגניים בחרקים לבטא חלבונים ספציפיים כתב ב הגוף השמן trophocytes יפתח את שיטות חדשות כדי לפתח bioassays עוצמה עבור חקר הפיזיולוגיה של הגוף השמן.
אין לנו לחשוף.
מחקר זה נתמך על ידי מענק-NIH #SC1AI109055, גרנט NMSU HHMI #52008103 2014, ו NSF PGR להעניק #1238731. אנו מודים המשתתפים של NMSU האביב 2015 BIOL302 מולקולרית שיטות מחלקה, בבהאטיה Lavesh לתמיכה טכנית שלהם עם הניסויים תרבות הגוף השמן.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Scissors | Fiskars | 83872 | |
Fly pad | Genesee Scientific | 789060 | |
Battery-powered aspirator w/ collection vial | Hausherrs Machine Works, Inc. | 3740-01-210-2368 | |
Fine tip forceps | World Precision Instruments, Inc. | 500085 | |
Light microscope | Leica Microsystems | ||
96 well plate | Sigma | CL S3383 | |
Sucrose | Sigma | S9378 | |
Alanine | Sigma | A7627 | |
Arginine | Sigma | A5006 | |
Asparagine | Sigma | A0884 | |
Aspartic Acid | Sigma | A9256 | |
Cysteine | Sigma | W326305 | |
Glutamic Acid | Sigma | G1251 | |
Glutamine | Sigma | G3126 | |
Glycine | Sigma | G2879 | |
Histidine | Sigma | H6034 | |
Isoleucine | Sigma | I2752 | |
Lysine | Sigma | L5501 | |
Leucine | Sigma | L8000 | |
Phenylalanine | Sigma | P2126 | |
Proline | Sigma | P0380 | |
Serine | Sigma | S4500 | |
Threonine | Sigma | T8625 | |
Tryptophan | Sigma | T0254 | |
Tyrosine | Sigma | T3754 | |
Valine | Sigma | V0500 | |
Methionine | Sigma | M9625 | |
NaCl | Sigma | S7653 | |
KCl | Sigma | P9333 | |
MgCl2-6H2O | Sigma | M2670 | |
NaHCO3 | Sigma | S5761 | |
CaCl2-2H2O | Sigma | C8106 | |
Tris pH8.0 | Sigma | T1503 | |
EDTA | Sigma | E6758 | |
ddH2O | Sigma | W4502 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved