A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
פרוטוקול זה משלב הכלאה באתרה עם אימונופלואורסצנציה כדי לזהות גנים של קולטני ריח וומרונזאלי המתבטאים בתאי עצב חושי ריח לאחר הפעלה על ידי גירויים כימיים בעכבר.
בעלי חיים מסתמכים על תקשורת כימית כדי להעביר ולתפוס מידע סביבתי רלוונטי, החל מהערכת איכות המזון ועד לזיהוי שותפים או איומים זמינים להזדווגות. בעכברים, משימה זו מבוצעת בעיקר על ידי מערכת הריח ותת-המערכות הבסיסיות שלה, כולל מערכות הריח הראשיות והאביזרים. לשניהם יש איברים היקפיים המאוכלסים על ידי נוירונים חושיים המבטאים קולטנים מצומדים לחלבון G המסוגלים לקשור רמזים כימיים המגיעים לחלל האף. למרות שהמאפיינים המולקולריים של קולטנים אלה מובנים היטב, מעט ידוע על הליגנדים הספציפיים שלהם. השיטה המתוארת כאן משלבת זיהוי הכלאה באתרה של קולטני ריח או וומרונזאלי עם זיהוי חיסוני של חלבון ריבוזומלי זרחני S6 (pS6) - סמן להפעלה עצבית. פרוטוקול זה תוכנן כדי לזהות נוירונים המופעלים לאחר אירוע יחיד של חשיפה לגירויים כימיים מטוהרים או מורכבים שזוהו על ידי איברי הריח. חשוב לציין, טכניקה זו מאפשרת לחקור נוירונים המופעלים בהקשרים רלוונטיים מבחינה ביולוגית. באופן אידיאלי, יש להשתמש בשיטה זו כדי לחקור את הביולוגיה המולקולרית של מערכת הריח ולחקור התנהגויות ריח.
איתות כימי הוא צורת התקשורת הנפוצה ביותר בקרב בעלי חיים. ביונקים, זיהוי רמזים כימיים מתווך בעיקר באמצעות חוש הריח והוא בעל חשיבות עליונה למציאת מזון, איתור שותפים אפשריים להזדווגות והימנעות מטורפים פוטנציאליים 1,2,3. מערכת הריח של העכבר מחולקת עוד יותר לתת-מערכות שונות, שלכל אחת מהן תכונות אנטומיות, פיזיולוגיות ומולקולריות משלה4. בין אלה, מערכת הריח הראשית (MOS) ומערכת הריח הנלווית (AOS) הן הנחקרות ביותר ומאופיינות טוב יותר.
ה-MOS אחראי בעיקר על איתור מולקולות כימיות נדיפות המגיעות לחלל האף. זה מושג על ידי נוירונים חושי ריח (OSNs), המאכלסים את הממשק החושי של המערכת - אפיתל הריח הראשי (MOE). כל OSN מבטא אחד מתוך אלפי קולטני ריח (ORs) בצורה מונוגנית ומונואללית5. יתר על כן, OR נוטים להיות מכוונים באופן רחב6, וריח בודד עשוי להיקשר ליותר מ-OR אחד, וליצור קוד קומבינטורי לריחות7.
בתורו, ה-AOS אחראי בעיקר על זיהוי פרומון וקיירומון. ליגנדים אלה מפעילים נוירוסים חושיים וומרונזאליים (VSNs) באיבר הוומרונזאלי (VNO). VSNs באזור האפיקלי של ה-VNO מבטאים קולטנים ממשפחת הקולטנים הוומרונזאליים 1 (V1Rs)8, בעוד נוירונים באזור הבסיס מבטאים את משפחת הקולטנים הוומרונזאליים 2 (V2Rs)9. חשוב לציין, הוכח שחלק מה-VSNs מבטאים במשותף יותר מקולטן וומרונזאלי אחד 10,11,12.
למרות כל המידע הזמין על המאפיינים המולקולריים של ORs ו-VRs, הידע על הליגנדים הקוגנטיים שלהם עדיין מוגבל מאוד. זיהוי נוירוני ריח ספציפיים האחראים לזיהוי מולקולה או גירוי מורכב הוא משימה חשובה עבור אלה החוקרים חוש ריח, התנהגויות מונעות ריח ותגובות פיזיולוגיות. מספר אסטרטגיות נוסו לביטול יתמות קולטני הריח, כולל הדמיית סידן7, ריצוף RNA של תא בודד13,14, ביטוי קולטנים הטרולוגיים15 ואסטרטגיות המבוססות על גנים מוקדמים מיידיים (IEGs)16. לאחרונה, נעשה שימוש בכמה טכניקות כדי להעריך את ההשפעות המווסתות של ריחות בנוירונים חושיים, תוך שימוש בהדמיית סידן in vivo 17,18 ואסטרטגיות ריצוף RNA חד-תאיות מתויגות בחלבון פלואורסצנטי19. רוב הטכניקות הללו דורשות הגדרה מלאכותית או מבוצעות על נוירונים מנותקים, מה שהופך את זה לבלתי אפשרי להעריך בו זמנית התנהגויות המופעלות על ידי הריחות שבהם נעשה שימוש.
הפרוטוקול המתואר כאן מאפשר זיהוי של נוירונים חושיים המופעלים לאחר אירוע יחיד של חשיפה לריח, על ידי שילוב ריבופרוב המזהים ORs או VRs ספציפיים עם זיהוי חיסוני של חלבון ריבוזומלי S6 זרחני (pS6), פרוקסי להפעלה עצבית. שיטה זו היא דרך אמינה לחקור את זהותם של נוירונים חושיים המופעלים על ידי אותות כימולוגיים שונים בהקשר רלוונטי מבחינה ביולוגית.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
הליכים בבעלי חיים בוצעו בהתאם לפרוטוקול בעלי חיים #1883-1, שאושר על ידי אוניברסיטת קמפינאס (הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של המכון לביולוגיה - הוועדה לאתיקה בשימוש בבעלי חיים במחקר), העוקבת אחר ההנחיות שנקבעו על ידי המועצה הלאומית הפדרלית לבקרת ניסויים בבעלי חיים (CONCEA).
1. הכנת חומר
2. סינתזת ריבופרוב
הערה: ההליך הבא לסינתזה של בדיקות cRNA עם תווית של 1 kb digoxigenin עבור הכלאה באתרה באמצעות שעתוק במבחנה מבוסס על פרוטוקולים שפורסמו בעבר 20,21,22,23.
3. חשיפת עכברים לגירוי ריח
4. חיתוך והקפאת רקמות
5. פרוטוקול הכלאה שלב אחר שלב באתרו
6. צביעה חיסונית pS6
7. הדמיית מיקרוסקופיה
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
הפרוטוקול הנוכחי נועד להשיג תמונות מיקרוסקופיות שבהן הגן המעניין של הנסיין וסמן הפעילות העצבית pS6 מסומנים באופן פלואורסצנטי. השיטה המתוארת כוללת הגברת אותות טירמיד, המייצרת תיוג ברור וחזק עם מעט רקע. צביעה חיסונית pS6 מופיעה כאות פלואורסצנטי ציטופלזמי הממלא בדרך כלל את ?...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
הפרוטוקול המתואר כאן מזהה באופן מהימן נוירונים חושיים המופעלים על ידי רמזים כימיים במערכת הריח באמצעות שילוב של זיהוי באתרם של קולטני OR או VR עם זיהוי חיסוני של pS6, סמן עקיף לפעילות עצבית. על הנסיין לנקוט משנה זהירות כדי לשמור על שלמות ההיסטולוגיה ולבצע את כל השלבים ל...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים מתחרים מכל סוג שהוא.
אנו מודים ל-GAG Pereira ו-JA Yunes על המשאבים, ל-APF Ferreira ול-WO Bragança על העזרה האדמיניסטרטיבית והטכנית, ולצוות מתקן הליבה למדעי החיים (LaCTAD-UNICAMP) על העזרה במיקרוסקופיה קונפוקלית. עבודה זו נתמכה על ידי קרן המחקר של סאו פאולו (FAPESP; מספרי מענקים 2009/00473-0 ו-2015/50371-0 ל-F.P.), על ידי PRP/UNICAMP (מספרי מענק 2969/16, 725/15, 348/14 ו-315/12 ל-F.P.), על ידי מלגות FAPESP ל-V.M.A.C. (2014/25594-3, 2012/21786-0, 2012/01689-0), T.S.N. (2012/04026-1), ועל ידי מלגת Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) ל-T.S.N.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
10x phosphate-buffered saline (PBS) | Thermo Fisher Scientific | AM9625 | n/a |
20x amplification diluent (reaction buffer from Alexa Fluor 555 Tyramide SuperBoost kit) | Thermo Fisher Scientific | B40923 or B40922 | refered to as Amplification Buffer A in working solutions for tyramide-Alexa 488 or tyramide-Alexa 555 signal amplification |
20x SSC | Merck (Calbiochem) | 8310-OP | n/a |
30% Bovine Serum Albumin (BSA) | Merck (Sigma-Aldrich) | A9576 | n/a |
30% hydrogen peroxyde (H2O2) | Merck (Sigma-Aldrich) | H1009 | n/a |
Acetic anhydride | Merck (Sigma-Aldrich) | 320102 | n/a |
Agarose | Merck (Sigma-Aldrich) | A9539 | n/a |
Amplification diluent (from TSA Biotin kit) | Akoya Biosciences (Perkin Elmer) | SAT700001EA | refered to as Amplification Buffer B in working solution for tyramide-biotin signal amplification |
Anti-pS6 (Ser 244/247) rabbit polyclonal antibody | Thermo Fisher Scientific | Cat# 44-923G, RRID:AB_2533798 | n/a |
Blocking buffer 1x (from Alexa Fluor 488 Tyramide SuperBoost kit) | Thermo Fisher Scientific | B40923 or B40922 | refered to as blocking solution B in the tyramide signal development step |
Blocking reagent (from TSA Biotin kit) | Akoya Biosciences (Perkin Elmer) | SAT700001EA | refered to as blocking reagent A in the formulation for TNB buffer |
DAPI nuclear stain | Thermo Fisher Scientific | D1306 | n/a |
Denhardt's solution (50x) | Merck (Sigma-Aldrich) | D9905 | n/a |
Deoinized formamide | Merck (Sigma-Aldrich) | F9037 | n/a |
Dextran sulfate solution (50%) | Merck (Chemicon) | S4030 | n/a |
Ethylene-diamine-tetraacetic acid (EDTA) | Merck (Sigma-Aldrich) | E9884 | n/a |
Hoechst 33342 nuclear stain | Thermo Fisher Scientific | H1399 | n/a |
Hydrochloric acid (HCl) | Merck (Sigma-Aldrich) | 320331 | n/a |
Olfactory stimuli | n/a | Papes et al. (2010), Carvalho et al. (2015), Nakahara er al. (2016), Carvalho et al. (2020) | n/a |
Paraformaldehyde | Merck (Sigma-Aldrich) | P6148 | n/a |
Peroxidase-conjugated anti-digoxigenin antibody (Fab fragments) | Merck (Roche) | 11207733910; RRID:AB_514500 | refered to as peroxidase-conjugated anti-DIG antibody |
Peroxidase-conjugated anti-rabbit secondary antibody (polyHRP-conjugated goat anti-rabbit reagent from Alexa Fluor 488 Tyramide SuperBoost kit) | Thermo Fisher Scientific | B40922 | n/a |
Peroxidase-conjugated streptavidin (from TSA biotin kit) | Akoya Biosciences (Perkin Elmer) | SAT700001EA | n/a |
ProLong Gold antifade mountant | Thermo Fisher Scientific | P36934 | refered to as anti-fading mounting medium |
RNase-free ultrapure water | Thermo Fisher Scientific | 10977015 | n/a |
Sodium chloride (NaCl) | Merck (Sigma-Aldrich) | S9888 | n/a |
Sodium dodecyl sulfate (SDS) | Merck (Sigma-Aldrich) | 436143 | n/a |
Sodium hydroxide (NaOH) | Merck (Sigma-Aldrich) | S8045 | n/a |
Sucrose | Merck (Sigma-Aldrich) | S0389 | n/a |
Triethanolamine | Merck (Sigma-Aldrich) | T58300 | n/a |
Triton X-100 | Merck (Sigma-Aldrich) | X100 | n/a |
Trizma hydrochloride (Tris-Cl) | Merck (Sigma-Aldrich) | T5941 | n/a |
Tween-20 | Merck (Sigma-Aldrich) | 822184 | n/a |
Tyramide-Alexa 488 conjugate (from Alexa Fluor 488 Tyramide SuperBoost kit) | Thermo Fisher Scientific | B40922 | n/a |
Tyramide-Alexa 555 conjugate (from Alexa Fluor 555 Tyramide SuperBoost kit) | Thermo Fisher Scientific | B40923 | n/a |
Tyramide-Biotin conjugate (from TSA Biotin kit) | Akoya Biosciences (Perkin Elmer) | SAT700001EA | n/a |
Yeast tRNA | Merck (Roche) | 10109495001 | n/a |
Critical Commercial Assays and Animals | |||
Alexa Fluor 488 Tyramide SuperBoost kit | Thermo Fisher Scientific | B40922 | n/a |
Alexa Fluor 555 Tyramide SuperBoost kit | Thermo Fisher Scientific | B40923 | n/a |
DIG RNA Labeling Kit (SP6/T7) | Merck (Roche) | 11175025910 | n/a |
High Sensitivity RNA ScreenTape Analysis reagents (buffer, ladder, and tape) | Agilent | 5067-5580, 5067-5581, and 5067-5579 | refered to as automated electrophoresis system |
Mouse: C57BL/6J inbred strain | Jackson Laboratories | Stock No: 000664; RRID:IMSR_JAX:000664) | n/a |
ProbeQuant G-50 Micro Columns | Cytiva Biosciences | 28903408 | refered to as gel filtration-based purification kit |
QIAquick gel extraction kit | Qiagen | 28506 | refered to as mini column-based gel-purification kit |
RNeasy MinElute cleanup kit | Qiagen | 74204 | refered to as mini column-based RNA purification kit |
TSA Biotin kit | Akoya Biosciences (Perkin Elmer) | SAT700001EA | n/a |
Oligonucleotides | |||
5’ – AAACTTCATCCTTACAGAATGG CAG – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | Olfr692 |
5’ – ACTGGCTTTGGGACAGTGTGAC – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | |
5’- GGTAATATCTCCATTATCCTAGTT TCCC – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | Olfr124 |
5’ – TTGACCCAAAACTCCTTTGTTAG TG – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | |
5’ – ATGGGAGCTCTAAATCAAACAA GAG – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | Olfr1509 |
5’ – TAGAAAACCGATACCACCTTGTC G – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | |
5’ – TACATCCTGACTCAGCTGGGGA ACG – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | Olfr1512 |
5’ – GGGCACATAGTACACAGTAACA ATAGTC – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | |
5’ – GAGGAAGCTCACTTTTGGTTTG G – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | Olfr78 |
5’ – CAGCTTCAATGTCCTTGTCACA G – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | |
5’ – TGGGTTGGAGGCTTATCATACC TG – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | Olfr691 |
5’ – AAGAACAACACAGAGTCTTGAT GTC – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | |
5’ – AGAAGTAACTAACACCACTCAT GGC – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | Olfr638 |
5’ – TTAGTGCACCTTTCTTTGCAAC – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | |
5’ – TAACAGCTCTTCCCATCCCCTG TTC – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | Olfr569 |
5’ – TAGGGTTGAGCATGGGAGGAAC AAGC – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | |
5’ – CACTGGATCAACTCTAGCAGCA CTG – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r1 |
5’ – CTGCCCTTCTTGACATCTGCTG AG – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | |
5’ – ATCGGATCCACTGCTTTAGCATT TCTTACAGGACAG – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r2 |
5’ – ATCCTCGAGTCATGCCTCTCCAT AAGCAAGGAATTCCAC – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | |
5’ – TAGGAAGCTATTTGCCTTGTTTC CAC – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r13 |
5’ – AGGAGATTTTACCAACCAGATTC CAG – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | |
5’ – CTCTAAGAACAGCAGTAAAATGG ATCT – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r89 |
5’ – ATGGGAATGACCAACTTAGGTGC A – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | |
5’ – ATCCCATGGCTGAGAACATGTGC TTCTGGAG – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r118 |
5’ – ATCCTCGAGTCAGTCTGCATAAG CCAGATATGTCAC – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | |
5’ – ATCGGATCCGCTGATTTTATTTCT CCCAGATGCTTTTGG – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r116 |
5’ – ATCCTCGAGTCATGGTTCTTCAT AGCTGAGAAATACAAC – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | |
5’ – TGGGTGTCTTCTTTCTCCTCAA GA – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r28 |
5’ – GGTGACCCATATTCTCTGTATAA CTGT – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | |
5’ – GATGTTCATTTTCATGAGAGTCT TCC – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r41 |
5’ – CATTTGTGGATGACATCACAATT TGG – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | |
5’ – TTTATGGCAAATTTCACTGATCCC G – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r46 |
5’ – AGTGGGTCTTTCTTAGAAAGGAG TG – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | |
5’ – ACATGAACCAGAATTTGAAGCAG GC – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r69 |
5’ – GCCAAGAAAGCTACAGTGAAAC C – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | |
5’ – AGGTGAAGAAATGGTATTCTTCC AG – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r58 |
ACTGTGGCCTTGAATGCAATAACT – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | |
5’ – TTCCTAAAGAACACCCTACTGA AGCATCG – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r90 |
5’ – CATATTCCACAGAAGAGAAGT TGGAC – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | |
5’ – TTGAGGTGAGAGTCAACAGT TTAGAC – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r107 |
5’ – CCCTTGTTGCACAAAATGAT GATGTGA – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | |
5’ – ATCCCATGGAGTCAGAGTAT CTACTACACCATGATGG – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r83 |
5’ – ATCCTCGAGTCAATCATTAT AGTCCAGAAAGGTGACAG – 3’ | Integrated DNA Technologies | n/a | |
Recombinant DNA | |||
pGEM-T-Easy vector | Promega | A1360 | reccommended PCR cloning vector |
Other materials | |||
1mL syringes | Fisher Scientific | 14-829-10F | n/a |
Conical tubes (15 mL and 50 mL) | Fisher Scientific | 14-432-22, 14-959-49B | n/a |
Coplin jars | Fisher Scientific | 12-567-099, 07-200-81 | n/a |
Cryostat | Leica Biosystems | CMS 1850 | n/a |
Dissecting tools and forceps | Roboz | RS-6802, RS-8124, RS-7110, RS-5111 | n/a |
Dry bath | n/a | n/a | n/a |
Electrophoresis equipment | Fisher Scientific | 09-528-110B | n/a |
Fine point paintbrushes | Winsor & Newton | 10269097 | n/a |
Fluorescence or confocal microscope | Leica Microsystems | TCS SP5II | n/a |
Heated plate | Fisher Scientific | HP88850200 | n/a |
Humidified chamber (if used at higher temperatures, it will need to be sealed inside a plastic Tupperware container) | Thermo Fisher Scientific | 22-045-034 | n/a |
Lint-free laboratory Kimwipes | Kimberly-Clark | 34120 | refered to as lint-free laboratory tissue paper |
Microcentrifuge | Eppendorf | 5401000013 | n/a |
Mouse cages | InnoVive | M-BTM, MVX1 | n/a |
PCR Thermocycler | Thermo Fisher Scientific | 4375786 | n/a |
Pipette p1000, p200, and p20 disposable tips | Fisher Scientific | 02-707-408, 02-707-411, 02-707-438 | n/a |
Plastic histology embedding mold | Thermo Fisher Scientific | 22-19 | n/a |
Qubit 4 Fluorometer | Thermo Fisher Scientific | Q33238 | refered to as highly sensitive fluorometric method |
Razor blades or scalpels | Fisher Scientific | 12-640 | n/a |
RNA tapestation or BioAnalyzer | Agilent | 4200 TapeStation System or 2100 Bioanalyzer Instrument | n/a |
RNase-free glass or plastic graduated cylinders and beakers | Fisher Scientific | 10-462-833, 02-555-25B, 02-555-25D | n/a |
Stereomicroscope | Leica Microsystems | M80 | n/a |
SuperFrost Plus microscope slides | Thermo Fisher Scientific | 12-550-15 | referred to as positively charged microscope slides |
Parafilm | Bemis Company | PM999 | refered to as thermoplastic laboratory film |
Water bath | Thermo Fisher Scientific | TSCIR19 | n/a |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
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