Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Bu protokol, C. elegans'taki uçucu seks feromonuna verilen yanıtların çıkarılması ve ölçülmesi için yöntemler oluşturur ve kimyasal iletişim ve navigasyon yörüngesini incelemek için araçlar sağlar.
Kimyasal iletişim, organizma sağlığı, üreme ve genel refah için hayati önem taşır. Bu sinyalleri yöneten moleküler yolları, sinirsel süreçleri ve hesaplamaları anlamak aktif bir araştırma alanı olmaya devam etmektedir. Nematod Caenorhabditis elegans, uçucu bir seks feromonu ürettiği için bu süreçleri incelemek için güçlü bir model sağlar. Bu feromon, bakire dişiler veya spermi tükenmiş hermafroditler tarafından sentezlenir ve erkekler için cezbedici görevi görür.
Bu protokol, uçucu seks feromonunu birkaç C. elegans suşundan (WT suşu N2, daf-22 ve sis-2) ve C. remanei'den izole etmek için ayrıntılı bir yöntemi açıklar. Ayrıca, uçucu seks feromonuna karşı erkek kemotaksis yanıtını ölçmek için bir protokol de sağlıyoruz. Analizimiz, çeşitli koşullar altında erkek tepkilerini doğru bir şekilde karşılaştırmak için kemotaksis indeksi (CI), varış zamanı (AT) ve bir yörünge grafiği gibi ölçümleri kullanır. Bu yöntem, farklı genetik geçmişlere veya gelişim aşamalarına sahip erkekler arasında sağlam karşılaştırmalara izin verir. Ayrıca, burada özetlenen deney düzeneği, diğer kemocazibe kimyasallarının araştırılmasına uyarlanabilir.
Kimyasal iletişim ve üreme başarısı arasındaki etkileşim, hayvanlar alemindetemel bir ilkedir 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10. Seks feromonları, eş bulmak, bir eş bulma ve çekme ile ilgili adımları koordine etmek ve nihayetinde bir türün yayılmasını teşvik etmek için gerekli olan çok çeşitli cinsel olarak dimorfik davranışları tetikler 11,12,13,14,15,16,17. Feromon sinyallemesinin anlaşılmasında önemli ilerlemeler kaydedilmiştir, ancak bu etkileşimleri yöneten moleküler mekanizmalar, nöral devreler ve hesaplama süreçleri genellikle tam olarak tanımlanmamıştır 18,19,20,21,22,23,24,25,26.
Nematod Caenorhabditis elegans, bu soruları incelemek için güçlü bir model sağlar. Özellikle, C. elegans alışılmadık bir üreme stratejisi sergiler - hermafroditler kendi kendine döllenebilir, ancak aynı zamanda erkeklerle de çaprazlanabilir 27,28,29,30,31,32,33. Bu esneklik, üreme durumunu bildirmek için sağlam bir iletişim sistemi gerektirir. C. elegans, gelişim, davranış ve sosyal etkileşimlerde çeşitli roller oynayan iyi karakterize edilmiş suda çözünür feromonları, ascarosidleri ile bilinir. Son keşifler, nematodlar tarafından kullanılan farklı bir uçucu seks feromonları sınıfını ortaya çıkardı. Bu feromonlar özellikle cinsel olarak olgun C. elegans ve C. remanei bakire dişiler ve spermi tükenmiş hermafroditler tarafından üretilir ve yetişkin erkekler için cezbedici görevi görür 29,34,35. Bu cezbedici, üretiminde ve algılanmasında dikkate değer bir cinsel dimorfizm sergiler. Dişi somatik gonad, bu uçucu seks feromonunun sentezini yönetir ve üretim dinamik olarak üreme durumunu yansıtır, çiftleşmeden sonra durur ve birkaç saat sonra devam eder29,34.
Nematod cinsiyet feromon iletişimini anlamak, kimyasal iletişim sistemlerinin evrimi, üreme durumu ve davranış arasındaki etkileşim ve cinsel olarak dimorfik nöral işlemenin altında yatan mekanizmalar hakkında bilgi sağlar 24,26,36,37,38,39 . Çalışmalar, erkeklerde amfid nöron AWA'nın feromon tespiti için kritik olduğunu ve G-proteinine bağlı reseptör SRD-1'in erkeklerde feromon tespitinde önemli bir rol oynadığını göstermektedir24. C. elegans, eş arama için koku alma sistemine dayanması nedeniyle, hayvan kimyasal iletişimini, özellikle seks feromon sinyalini incelemek için çok uygundur. Ascaroside sinyalizasyonu hakkında çok şey bilinmesine rağmen, uçucu seks feromon sistemi karşılaştırma için benzersiz fırsatlar sunar 25,26,36,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,
51,52,53,54,55,56,57. Ayrıca, C. elegans, tam dizilenmiş genomu, açıkça tanımlanmış hücresel soyu ve iyi karakterize edilmiş koku alma mutantları nedeniyle güçlü bir genetik model organizmadır.
Bununla birlikte, bu feromonun işlenmesinde yer alan tüm nöral devre, algısını hedeflenen eş arama davranışlarına dönüştüren hesaplamalar ve biyosentez düzenlemesi tam olarak açıklığa kavuşturulmayı beklemektedir. Bu süreçlerle ilgili daha fazla araştırma, hayvan iletişimini ve üreme davranışlarını yöneten çeşitli mekanizmaları anlamak için çok önemlidir. Feromon sentezi, salgılanması ve algılanmasında yer alan anahtar genlerin tanımlanması, hayvan iletişiminde yeni moleküler oyuncuları ortaya çıkarmayı vaat ediyor. Burada açıklanan tahliller, bu soruları ele almak için bir temel sağlar.
1. Dişilerden ve hermafroditlerden ham seks feromonu ekstraksiyonu
2. Bir günlük bakire dişilerden ham seks feromon ekstraksiyonu (Şekil 1A)
NOT: C. elegans'ın bir günlük bakire sis-2 (germ hattının dişileşmesi) mutant dişilerinden ve C. remanei'nin WT dişilerinden seks feromonlarını çıkarmak için daha önce kurulmuş bir protokol24'ü benimsiyoruz.
3. 6 günlük bakire hermafroditlerden büyük miktarda ham seks feromonu ekstraksiyonu (Şekil 1A)
4. Uçucu seks feromon kemoreziva testi
NOT: Uçucu seks feromon kemorevaksiyon testi, diğer kemorekattraction çalışmalarında 24,29,59,60,61 kullanılan daha önce kurulmuş yöntemlerden uyarlanmıştır. Bu modifikasyonlar, uçucu seks feromonlarına verilen yanıtları tespit etmek için testin duyarlılığını ve özgüllüğünü optimize etmek için uygulandı. Bu özel yaklaşım, testin belirli araştırma ihtiyaçlarına uygulanabilirliğini artırır.
5. Kemorezive testi için zamanlama ve skorlama kılavuzları
6. İsteğe bağlı değişiklikler
7. Veri analizi
Kemoattraction testinde uçucu seks feromon algısı kusurlu suşun yörünge analizi
Bu kemorekreaksiyon testi, uçucu seks feromonlarına tepkilerinde C. elegans'ın vahşi tip ve mutant suşları arasında güvenilir bir şekilde ayrım yapar. Him-5 erkekleriyle yapılan başarılı deneyler, feromon kaynağına karşı sürekli olarak sağlam kemotaksis göstermektedir. Bu, yüksek bir kemotaksis indeksi (C.I.) ile yansıtılır (
Bu protokol, erkek kemoçekitivite yanıtlarını ölçmek için sağlam bir kemorekattraction testi oluşturmanın yanı sıra C. elegans'tan uçucu seks feromonlarının ekstraksiyonu için sağlam bir metodoloji sağlar. Ek bilgiler WormLab kullanıcı kılavuzunda bulunabilir (Malzeme Tablosuna bakın); Solucan hareketinin yörüngesini görselleştirmek için temel bir kod için protokol bölüm 7.3.8.5'e bakın. Protokoldeki birkaç önemli adım sonuç i?...
Yazarların açıklanacak herhangi bir çıkar çatışması yoktur.
Analizimizde kullanılan yörünge görselleştirmeleri için kod tasarladığı ve yazdığı için Dr. Tingtao Zhou'ya minnettarız. Bu çalışma, R01 NS113119 (PWS), Chen kıdemli doktora sonrası bursu ve Tianqiao ve Chrissy Chen Sinirbilim Enstitüsü tarafından finanse edildi.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
10 cm Petri dishes | Falcon | 25373-100 | Falcon bacteriological Petri dish 100 x 15 mm |
6 cm Petri dishes | Falcon | 25373-085 | Falcon bacteriological Petri dish 60 x 15 mm |
C. remanei (EM464) | CGC | ||
Centrifuge | Eppendorf | centrifuge 5418 | Any brand should work. |
Chemoattraction assay plates | Homemade solution | N/A | 1.5% agar, 25 mM NaCl, 1.5 mM Tris-base, and 3.5 mM Tris-Cl |
Cholesterol | Alfa Aesar | 57-88-5 | |
Dissecting Microscope | Leica | LeicaMZ75 | Any brand should work. |
E. Coli OP50 | CGC | ||
Ethanol | Koptec | 64-17-5 | |
fog-2(q71) (JK574) | CGC | ||
him-5(e1490)(CB4088) | CGC | ||
Household bleach | Clorox Germicidal bleach concentrated | Bleach | |
M9 buffer | Homemade solution | N/A | 3 g KH2PO4, 11.3 g Na2HPO4.7H2O, 5 g NaCl, H2O to 1 L. Sterilize by autoclaving. Add 1 mL 1 M MgSO4 after cool down to room temperature. |
Magnesium Sulfate, Anhydrous, Powder | Macron | M1063-500GM-EA | |
Microwave | TOSHIBA | N/A | Any brand should work. |
N2 | CGC | ||
NaOH | Sigma-aldrich | S318-3 | 1 M |
NGM plates solution | Homemade solution | N/A | 2.5 g Peptone, 18 g agar, 3 g NaCl, H2O to 1 L.Sterilize by autoclaving. Once the autoclave is done (2 h), wait until the temperature of the medium drops to 65 °C. Put on a hotplate at 65 °C and stir. Then add the following, waiting 5 min between each to avoid crystallization: 1 mL CaCl2 (1 M), 1 mL MgSO4 (1 M), 25 mL K3PO4 (1 M, pH=6), 1 mL Cholesterol ( 5 mg/mL in ethanol). |
Parafilm | Bemis | 13-374-10 | Bemis Parafilm M Laboratory Wrapping Film |
Peptone | VWR | 97063-324 | |
Pipet- aid | Drummond Scientific | 4-000-100 | Any brand should work. |
Plastic paper | Octago | Waterproof Screen Printing Inkjet Transparency Film | https://www.amazon.com/Octago-Waterproof-Transparency-Printing-Printers/dp/B08HJQWFGD |
Potassium chloride | Sigma-aldrich | SLBP2366V | |
Potassium phosphate | Spectrum | 7778-77-0 | |
Pipette | Eppendorf | SKU: EPPR4331; MFG#: 2231300006 | 20 - 200 µL, 100 - 1000 µL, any brand should work. |
Rotator | Labnet | SKU: LI-H5500 | Labnet H5500 Mini LabRoller with Dual Direction Rotator. Any brand should work. |
Sodium chloride | VWR | 7647-14-5 | |
sodium phosphate dibasic | Sigma-aldrich | SLCG3888 | |
Tris-base | Sigma-aldrich | 77-86-1 | |
Tris-Cl | Roche | 1185-53-1 | |
Tryptone | VWR | 97063-390 | |
Vortex | Scientific industries | Vortex-Genie 2 | Any brand should work. |
WormLab system | MBF Bioscience | N/A | https://www.mbfbioscience.com/help/WormLab/Content/home.htm; https://www.mbfbioscience.com/products/wormlab/ |
Wormpicker | Homemade | N/A | made with platinum and glass pipet tips |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır