Name: design and analysis of temperature preference behavior and its circadian rhythm in drosophila
Uploaded: 2014-01-13T13:45:00
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私たちは、行動装置の最初のバージョンを開発するのを助けたアラビンタン・サミュエル博士とマーク・ガーショー博士と行動装置を変更したマシュー・ベイティに感謝しています。この研究は、シンシナティ小児病院、JST/PRESTO、ダイムズの行進、NIH R01 GM107582からF.N.Hまでのトラスティグラントによって支援されました。

1. ハエの準備
<ol><li>ライトダーク(LD)実験
	<ol>
<li>インキュベーター(25°C/40-60%相対湿度(RH)))でハエを軽い12時間/暗い12時間(LD)サイクルで上げます。インキュベーターの光強度は〜500〜1,000ルクスです。</li>
		<li>24時間にわたって行動アッセイを完了するためには、2つのインキュベーターが必要です。両方のインキュベーターは、ON OFF機能を備えたプログラム可能なライトを備えて...

<ol>
	<li>Krauchi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+thermophysiological+cascade+leading+to+sleep+initiation+in+relation+to+phase+of+entrainment.">The thermophysiological cascade leading to sleep initiation in relation to phase of entrainment.</a> Sleep Med. Rev. 11, 439-451 (2007).</li><li>Krauchi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+human+sleep-wake+cycle+reconsidered+from+a+thermoregulatory+point+of+view.">The human sleep-wake cycle reconsidered from a thermoregulatory point of view.</a> Physiol. Behav. 90, 236-245 (2007).</li><li>Kaneko, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circadian+Rhythm+of+Temperature+Preference+and+Its+Neural+Control+in+Drosophila.">Circadian Rhythm of Temperature Preference and Its Neural Control in Drosophila.</a> Curr. Biol. 22, 1851-1857 (2012).</li><li>Allada, R., Chung, B. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circadian+organization+of+behavior+and+physiology+in+Drosophila.">Circadian organization of behavior and physiology in Drosophila.</a> Annu. Rev. Physiol. 72, 605-624 (2010).</li><li>Garrity, P. A., Goodman, M. B., Samuel, A. D., Sengupta, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Running+hot+and+cold:+behavioral+strategies,+neural+circuits,+and+the+molecular+machinery+for+thermotaxis+in+C.+elegans+and+Drosophila..">Running hot and cold: behavioral strategies, neural circuits, and the molecular machinery for thermotaxis in C. elegans and Drosophila..</a> Genes Dev. 24, 2365-2382 (2010).</li><li>Hamada, F. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+internal+thermal+sensor+controlling+temperature+preference+in+Drosophila.">An internal thermal sensor controlling temperature preference in Drosophila.</a> Nature. 454, 217-220 (2008).</li><li>Hong, S. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=cAMP+signalling+in+mushroom+bodies+modulates+temperature+preference+behaviour+in+Drosophila.">cAMP signalling in mushroom bodies modulates temperature preference behaviour in Drosophila.</a> Nature. 454, 771-775 (2008).</li><li>Dillon, M. E., Wang, G., Garrity, P. A., Huey, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review:+Thermal+preference+in+Drosophila.">Review: Thermal preference in Drosophila.</a> J. Therm. Biol. 34, 109-119 (2009).</li><li>Viswanath, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Opposite+thermosensor+in+fruitfly+and.">Opposite thermosensor in fruitfly and.</a> Nature. 423, 822-823 (2003).</li><li>Gallio, M., Ofstad, T. A., Macpherson, L. J., Wang, J. W., Zuker, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+coding+of+temperature+in+the+Drosophila+brain.">The coding of temperature in the Drosophila brain.</a> Cell. 144, 614-624 (2011).</li><li>Stevenson, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+relative+importance+of+behavioral+and+physiological+adjustments+controlling+body+temperature+in+terrestrial+ectotherms.">The relative importance of behavioral and physiological adjustments controlling body temperature in terrestrial ectotherms.</a> Am. Nat. 126 (3), (1985).</li><li>Refinetti, R., Menaker, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+circadian+rhythm+of+body+temperature.">The circadian rhythm of body temperature.</a> Physiol. Behav. 51, 613-637 (1992).</li><li>Duffy, J. F., Dijk, D. J., Klerman, E. B., Czeisler, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Later+endogenous+circadian+temperature+nadir+relative+to+an+earlier+wake+time+in+older+people.">Later endogenous circadian temperature nadir relative to an earlier wake time in older people.</a> Am. J. Physiol. 275, 1478-1487 (1998).</li><li>Saper, C. B., Lu, J., Chou, T. C., Gooley, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+hypothalamic+integrator+for+circadian+rhythms.">The hypothalamic integrator for circadian rhythms.</a> Trends Neurosci. 28, 152-157 (2005).</li><li>Konopka, R. J., Pittendrigh, C., Orr, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reciprocal+behaviour+associated+with+altered+homeostasis+and+photosensitivity+of+Drosophila+clock+mutants.">Reciprocal behaviour associated with altered homeostasis and photosensitivity of Drosophila clock mutants.</a> J. Neurogenet. 6, 1-10 (1989).</li><li>Qiu, J., Hardin, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=per+mRNA+cycling+is+locked+to+lights-off+under+photoperiodic+conditions+that+support+circadian+feedback+loop+function.">per mRNA cycling is locked to lights-off under photoperiodic conditions that support circadian feedback loop function.</a> Mol. Cell Biol. 16, 4182-4188 (1996).</li><li>Crocker, A., Sehgal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+analysis+of+sleep.">Genetic analysis of sleep.</a> Genes Dev. 24, 1220-1235 (1220).</li><li>Hendricks, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rest+in+Drosophila+is+a+sleep-like+state.">Rest in Drosophila is a sleep-like state.</a> Neuron. 25, 129-138 (2000).</li><li>Shaw, P. J., Cirelli, C., Greenspan, R. J., Tononi, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlates+of+sleep+and+waking+in+Drosophila+melanogaster.">Correlates of sleep and waking in Drosophila melanogaster.</a> Science. 287, 1834-1837 (2000).</li><li>Parisky, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PDF+cells+are+a+GABA-responsive+wake-promoting+component+of+the+Drosophila+sleep+circuit.">PDF cells are a GABA-responsive wake-promoting component of the Drosophila sleep circuit.</a> Neuron. 60, 672-682 (2008).</li></ol>

ここでは、温度嗜好動作装置の詳細とTPR動作の分析を図示する。 ショウジョウバエ は、クロック制御TPRの顕著で堅牢で再現性の高い機能を発揮します。しかし、我々のデータは、少なくとも2つの要因、周囲光と年齢がTPR行動性の型を著しく乱していることを示唆している。
我々は光がショ ウジョウバエの温度の好みに大きく影響することを観察する。LD?...

温度はユビキタスな環境の手掛かりです。動物は、有害な温度を避け、快適なものを求めるために様々な行動を示します。 ショウジョウバエ は、堅牢な温度嗜好行動6,7を示す。ハエが18〜32°Cの温度勾配に放出されると、ハエは暖かく、寒い温度の両方を避け、最終的に朝3で25°Cの好ましい温度を選択します。温温センサは、一組の温度感覚ニューロン、ACニューロン、 ショウジョウバエ 一過性受容体電位(TPR)チャネル、TRPA16,9を発現する。第3アンテナセグメントをアブラブルすると、寒温度回避の欠如が発生するため、冷温センサは第3のアンテナセグメントに位置しています。最近、TRPPタンパク質ブリビド(Brv)が10を同定した。Brvは第3のアンテナセグメントで表現され、コールド検出を媒介するので、Brvは温度嗜好の挙動にとって重要な、可能な冷感感分子である。要するに、ハエは暖かく寒い温度を避け、好ましい温度を見つけるために、これらの2つの温度センサーを使用しています。
哺乳類は体温を調節するために熱を発生させるが、外生は一般的に体温を周囲温度11に適応させる。いくつかのエクトタームは、そのBTR12を調節するためのエクトテアムのための戦略であると考えられている毎日のTPR行動を示すことが知られている。ハエがTPRを示したかどうかを判断するために、24時間のスパンの間に様々な点で温度嗜好挙動解析を繰り返した。ショ ウジョウバエ は、朝は低く、夕方には高く、ヒト13のBTRと同様のパターンに従う毎日のTPRを示すことがわかりました。
ショウジョウバエでは、脳内に約150個のクロックニューロンがあります。運動活動を調節するクロックニューロンは、MとEの発振器と呼ばれます。しかし興味深いことに、MとEのオシレータはTPRを調節せず、代わりに、脳内のDN2クロックニューロンがTPRを調節するが、運動活動は行わないことを示した。これらのデータは、TPRが運動活動とは無関係に規制されていることを示している。特に、哺乳類のBTRは、運動活動から独立して調節される。ラットにおけるアブレーション研究は、BTRが、運動活動14を制御するものとは異なるパラベントリーゾーンニューロンのサブセットを標的とする特定のSCNニューロンを介して制御されることを示している。したがって、我々のデータは、飛行TPRと哺乳類BTRの両方が運動活動から独立して調節される概日時計依存温度リズムを示すので、哺乳類のBTRとフライTPRが進化的に保存される可能性を考慮する。
ここでは、ショ ウジョウバエにおけるTPR行動アッセイの分析方法の詳細を説明する。この方法は、TPRの分子機構と神経回路だけでなく、脳が異なる環境キューと内部生物学的時計をどのように統合するかを調査することを可能にする。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="578">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:172px;">Bright Lab Jr. Safelight</td>
			<td style="width:109px;">Amazon</td>
			<td style="width:153px;">#B00013J8UY</td>
			<td style="width:144px;">Red light for dark rooms</td>
		</tr>
		<tr height="61">
			<td height="61" style="height:61px;width:172px;">Rain X</td>
			<td style="width:109px;">SOPUS products</td>
			<td style="width:153px;"></td>
			<td style="width:144px;">Water repellent: Apply the plexiglass cover</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:172px;">C-Clamp</td>
			<td style="width:109px;">Home Depot</td>
			<td style="width:153px;"></td>
			<td style="width:144px;"></td>
		</tr>
		<tr height="32">
			<td height="32" style="height:32px;width:172px;">Temperature/hygrometer</td>
			<td style="width:109px;">Fisher</td>
			<td style="width:153px;">15-077-963</td>
			<td style="width:144px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:172px;"></td>
			<td style="width:109px;"></td>
			<td style="width:153px;"></td>
			<td style="width:144px;"></td>
		</tr>
		<tr height="44">
			<td height="44" style="height:44px;width:172px;">Peltier devices</td>
			<td style="width:109px;">TE Technology, Inc.</td>
			<td style="width:153px;">HP-127-1.4-1.15-71P</td>
			<td style="width:144px;"></td>
		</tr>
		<tr height="30">
			<td height="30" style="height:30px;width:172px;">Thermometer</td>
			<td style="width:109px;">Fluke</td>
			<td style="width:153px;">Fluke 52II</td>
			<td style="width:144px;"></td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:46px;width:172px;">Bench top controller</td>
			<td style="width:109px;">Oven Industries</td>
			<td style="width:153px;">5R6-570-15R and 5R6-570-24R</td>
			<td style="width:144px;"></td>
		</tr>
		<tr height="36">
			<td height="36" style="height:36px;width:172px;">Temperature sensor probe</td>
			<td style="width:109px;">Oven Industries</td>
			<td style="width:153px;">TR67-32</td>
			<td style="width:144px;"></td>
		</tr>
		<tr height="52">
			<td height="52" style="height:52px;width:172px;">Generic 480 Watt ATX power supply</td>
			<td style="width:109px;"></td>
			<td style="width:153px;"></td>
			<td style="width:144px;">computer cooling system</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:172px;">MCR220-QP-RES Dual 120 mm Radiator with reservoir&#160;</td>
			<td style="width:109px;">Swiftech</td>
			<td style="width:153px;"></td>
			<td style="width:144px;">computer cooling system</td>
		</tr>
		<tr height="50">
			<td height="50" style="height:50px;width:172px;">MCP350 In-Line 12V DC pump</td>
			<td style="width:109px;">Swiftech</td>
			<td style="width:153px;"></td>
			<td style="width:144px;">computer cooling system</td>
		</tr>
		<tr height="49">
			<td height="49" style="height:49px;width:172px;">MCW50 graphics Card liquid cooler</td>
			<td style="width:109px;">Swiftech</td>
			<td style="width:153px;"></td>
			<td style="width:144px;">computer cooling system</td>
		</tr>
		<tr height="52">
			<td height="52" style="height:52px;width:172px;">Scythe Kaze-Jyuni SY1225SL12SH fan</td>
			<td style="width:109px;">Crazy PC</td>
			<td style="width:153px;"></td>
			<td style="width:144px;">computer cooling system</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

design and analysis of temperature preference behavior and its circadian rhythm in drosophila

概日時計は、睡眠、運動活動、体温(BTR)リズム1、2を含む人生の多くの側面を調節します。我々は最近、ハエの好ましい温度が日中に上昇し、夜3の間に落ちる温度好みリズム(TPR)と呼ばれる新しいショウジョウバエ概日出力を同定した。驚くべきことに、TPRおよび運動活動は、別個の概日ニューロン3を介して制御される。ショウジョウバエ・ロコモ運動活性は、よく知られた概日行動の出力であり、多くの保存された哺乳類の概日時計遺伝子および機構4の発見に強い貢献を提供している。したがって、TPRを理解することは、未知の分子および細胞概日メカニズムの同定につながります。ここでは、TPRアッセイの実行および分析方法について説明します。この技術は、TPRの分子および神経機構を解剖するだけでなく、異なる環境信号を統合し、動物の行動を調節する脳機能の基本的なメカニズムに関する新しい洞察を提供する。さらに、最近発表されたデータは、フライTPRが哺乳類のBTR3と特徴を共有していることを示唆している。ショウジョウバエは、体温が典型的に行動的に調節される外因性である。したがって、TPRは、これらのハエの5〜8でリズミカルな体温を生成するために使用される戦略である。ショウジョウバエTPRのさらなる探求は、動物の体温制御の基礎となるメカニズムの特徴付けを促進すると考えています。

温度設定リズムの例を図5に示します。行動手順が正常に行われた場合、ハエは朝の低温と夕方の高温を好むTPRを示す必要があります。日中の温度嗜好の中で〜1〜1.5°Cの上昇は、一日の間に観察されるべきであり、遺伝的背景に関係なく、w1118、ywおよび広東Sハエが昼間3の間に同様の温度嗜好を示していることを示した。 
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Design and Analysis of Temperature Preference Behavior and its Circadian Rhythm in Drosophila

我々は最近、ハエの好ましい温度が日中に上昇し、夜の間に落ちる新しい ショウジョウバエ 概日出力、温度好みリズム(TPR)を同定した。TPRは、別の概日出力、運動活動から独立して規制されています。ここでは、 ショウジョウバエにおけるTPRの設計と分析について説明します。

ショウジョウバエにおける温度嗜好挙動とその概日リズムの設計と解析

The circadian clock regulates many aspects of life, including sleep, locomotor activity, and body temperature (BTR) rhythms1,2. We recently identified a ...

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Design and Analysis of Temperature Preference Behavior and its Circadian Rhythm in Drosophila

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