Name: measuring exercise levels in drosophila melanogaster using the rotating exercise quantification system (reqs)
Uploaded: 2018-05-27T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measuring Exercise Levels in Drosophila melanogaster Using the Rotating Exercise Quantification System REQS at JoVE.com

Arbejdet var støttet af Award antallet P30DK056336 fra det nationale Institut for Diabetes og og nyre fordøjelsessygdomme gennem en pilot tilskud fra ernæring og fedme Research Center ved University of Alabama i Birmingham at NCR.

REQS består af en Drosophila Aktivitetsovervågning enhed (kilde oplysninger, se venligst Tabellen of Materials) monteret på en roterende arm, der styres af en motorenheden (figur 1). Aktivitetsovervågning bestemmer, hvor ofte i et givet tidsrum vifte af laserstråler dissekere midten af assay tube er forstyrret. Se vores tidligere publikation9for detaljerede tegninger og en dybdegående karakterisering. Mens vores system bruger LAM25H enheden, kan...

<ol>
	<li>Rieder, L. E., Larschan, E. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wisdom+from+the+fly.">Wisdom from the fly.</a> Trends Genet. 30 (11), 479-481 (2014).</li><li>Ugur, B., Chen, K., Bellen, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drosophila+tools+and+assays+for+the+study+of+human+diseases.">Drosophila tools and assays for the study of human diseases.</a> Dis Model Mech. 9 (3), 235-244 (2016).</li><li>Hales, K. G., Korey, C. A., Larracuente, A. M., Roberts, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetics+on+the+fly:+A+primer+on+the+Drosophila+Model+System.">Genetics on the fly: A primer on the Drosophila Model System.</a> Genetics. 201 (3), 815-842 (2015).</li><li>Piazza, N., Gosangi, B., Devilla, S., Arking, R., Wessells, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exercise-training+in+young+Drosophila+melanogaster+reduces+age-related+decline+in+mobility+and+cardiac+performance.">Exercise-training in young Drosophila melanogaster reduces age-related decline in mobility and cardiac performance.</a> PLoS One. 4 (6), e5886 (2009).</li><li>Gargano, J. W., Martin, I., Bhandari, P., Grotewiel, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+iterative+negative+geotaxis+(RING):+a+new+method+for+assessing+age-related+locomotor+decline+in+Drosophila.">Rapid iterative negative geotaxis (RING): a new method for assessing age-related locomotor decline in Drosophila.</a> Exp Gerontol. 40 (5), 386-395 (2005).</li><li>Tinkerhess, M. J., Ginzberg, S., Piazza, N., Wessells, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endurance+training+protocol+and+longitudinal+performance+assays+for+Drosophila+melanogaster.">Endurance training protocol and longitudinal performance assays for Drosophila melanogaster.</a> J Vis Exp. (61), (2012).</li><li>Mendez, S., 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=The+TreadWheel:+A+novel+apparatus+to+measure+genetic+variation+in+response+to+gently+induced+exercise+for+Drosophila.">The TreadWheel: A novel apparatus to measure genetic variation in response to gently induced exercise for Drosophila.</a> PLoS One. 11 (10), e0164706 (2016).</li><li>Katzenberger, R. J., 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=A+Drosophila+model+of+closed+head+traumatic+brain+injury.">A Drosophila model of closed head traumatic brain injury.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 110 (44), E4152-E4159 (2013).</li><li>Watanabe, L. P., Riddle, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+Rotating+Exercise+Quantification+System+(REQS),+a+novel+Drosophila+exercise+quantification+apparatus.">Characterization of the Rotating Exercise Quantification System (REQS), a novel Drosophila exercise quantification apparatus.</a> PLoS One. 12 (10), e0185090 (2017).</li><li>Reed, L. K., 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=Genotype-by-diet+interactions+drive+metabolic+phenotype+variation+in+Drosophila+melanogaster.">Genotype-by-diet interactions drive metabolic phenotype variation in Drosophila melanogaster.</a> Genetics. 185 (3), 1009-1019 (2010).</li><li>Bartholomew, N. R., Burdett, J. M., VandenBrooks, J. M., Quinlan, M. C., Call, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impaired+climbing+and+flight+behaviour+in+Drosophila+melanogaster+following+carbon+dioxide+anaesthesia.">Impaired climbing and flight behaviour in Drosophila melanogaster following carbon dioxide anaesthesia.</a> Sci Rep. 5, 15298 (2015).</li><li>Huang, W., 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=Natural+variation+in+genome+architecture+among+205+Drosophila+melanogaster+Genetic+Reference+Panel+lines.">Natural variation in genome architecture among 205 Drosophila melanogaster Genetic Reference Panel lines.</a> Genome Res. 24 (7), 1193-1208 (2014).</li><li>Mackay, T. F., 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=The+Drosophila+melanogaster+Genetic+Reference+Panel.">The Drosophila melanogaster Genetic Reference Panel.</a> Nature. 482 (7384), 173-178 (2012).</li><li>Berlandi, J., 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=Swing+Boat:+Inducing+and+recording+locomotor+activity+in+a+Drosophila+melanogaster+model+of+Alzheimer's+disease.">Swing Boat: Inducing and recording locomotor activity in a Drosophila melanogaster model of Alzheimer's disease.</a> Front Behav Neurosci. 11, 159 (2017).</li><li>Faville, R., Kottler, B., Goodhill, G. J., Shaw, P. J., van Swinderen, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+deeply+does+your+mutant+sleep?+Probing+arousal+to+better+understand+sleep+defects+in+Drosophila.">How deeply does your mutant sleep? Probing arousal to better understand sleep defects in Drosophila.</a> Sci Rep. 5, 8454 (2015).</li></ol>

Som de repræsentative resultater illustrerer, er at HENV i stand til præcist måler aktiviteten af udøver Drosophila. REQS er fleksibel og giver forskere til at løse en bred vifte af forskningsspørgsmål relateret til motion biologi eller motion interventioner. Der er to kritiske trin i protokollen til at fremhæve. For det første er det vigtigt at teste installationen af HENV til at sikre, at overførsel af data fra HENV til DAMSystem308 arbejder ordentligt. Hvis ikke korrekt sat op, datakabel kan blive sammenfilt...

For nylig, forskere er begyndt at bruge bananfluen Drosophila melanogaster for at studere motion biologi. D. melanogaster har været et genetiske model for over 100 år1,2. Dog har Drosophila forskning bidraget til ikke bare genetik, men også til en lang række andre discipliner, herunder neurobiologi, behavioral biologi og fysiologi3. I 2009, Power Tower, var den første øvelse maskine til Drosophila beskrevet4. Power Tower tager fordel af dyrenes negative geotaxis svar. Når forstyrret, Drosophila har tendens til at flytte til toppen af deres kabinet. Dette svar er veletableret og er grundlaget for den populære "RING" (hurtige iterativ Negative Geotaxis5) assay, der bruges til at beregne klatring evne og/eller fysiske egnethed i Drosophila. Power Tower bruger en mekanisk arm tilsluttet et motorenheden at gentagne gange hæve et sæt af dyr i deres indhegninger af flere inches og slippe dem tilbage til jorden til at fremkalde negative geotaxis reaktion (Tinkerhess et al. 20126 give en video, der illustrerer brugen af magt tårn). Langvarig behandling på Power Tower dermed øger mængden af fysisk aktivitet (kører eller flyvende) dyr udføre i forhold til ubehandlede kontroldyr og over tid fører til forbedret ydeevne i RING assay for fysisk fitness4. Således, dette arbejde demonstreret mulighederne for ved hjælp af Drosophila som en model for motion biologi.
For at udvide repertoiret af værktøjer til rådighed for Drosophila motion forskning, i 2016, beskrevet Mendez og kolleger en anden Drosophila øvelse maskine, trædemølle7. Svarende til Power Tower, trædemølle udnytter negative geotaxis reaktionen fra Drosophila. Dog, dette svar er induceret af fortsatte rotation af de animalske kabinetter og ikke ved at løfte og slippe dem i magt tårn. Denne induktion metode er blidere og giver mulighed for en mere udholdenhed orienteret øvelse regime, der undgår enhver fysisk traume, der kan opstå under træningen i Power Tower (Se Katzenberger, R. J. et al. 20138 for virkningen af gentagne fysiske traumer på Drosophila sundhed). Lig magt tårn4, motion behandling af dyr på trædemølle fører til en række fysiologiske reaktioner, herunder ændringer i fysisk fitness, triglyceridniveauer og kroppens vægt7. Således findes to komplementære metoder til Drosophila biologer studerer øvelse.
En begrænsning af både magt tårn og en trædemølle er manglende evne til at måle mængden af aktivitet induceret af motion behandling. Analyse af video-optagelser taget fra trædemølle viste, at der var betydelige forskelle blandt de forskellige Drosophila-stammer i hvordan de reagerer på motion behandling7. Specifikt, stammer undersøgt afveg i hvor meget ekstra aktivitet dyrene udføres når stimuleret7. Denne observation fik os til at udvikle en tredje øvelse system, den roterende udøve kvantificering systemet (HENV), der tillader os at måle animalske aktivitetsniveau under rotation-induceret øvelse9. REQS udnytter en kommercielt tilgængelig aktivitet overvågning enhed, der er installeret på en roterende arm til at stimulere øvelse gennem rotation som trædemølle. Indledende arbejde med REQS bekræfter, at genetisk forskellige Drosophila-stammer- og køn - kan have væsentligt forskellige svar på den roterende stimulation og mængden af motion induceret er således ikke identiske blandt forskellige genotyper9 . Således, REQS nu muliggør Drosophila biologer at måle mængden af motion induceret af behandlingen, åbner en række nye forskning veje i feltet øvelse.
Her beskriver vi i detaljer hvordan man bruger HENV til kvantificering af roterende øvelse. HENV inducerer roterende motion og måler samtidig aktivitetsniveau af dyrene bliver behandlet. HENV er i stand til at rumme en række forskellige træningsprogrammer, spænder fra simple 2 h kontinuerlig øvelse regime viste her til mere komplekse interval training metoder som beskrevet af Mendez og kolleger7og stimulation kan justeres via Rotationshastighed (mellem cirka 1-13 rotationer pr. min). Afhængigt af den aktivitet monitor enhed bruges til at producere HENV, er denne metode at tilpasse til analyse af enkelt fluer eller store bestande af dyr. Denne alsidighed tilbyder REQS Drosophila forskere med en bred vifte af muligheder for at studere, for eksempel, forskellige Motion regimer, kost interventioner eller virkningen af befolkningstæthed.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="769">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Drosophila Activity Monitor&#160;</td>
			<td style="width:147px;">Trikinetics</td>
			<td style="width:119px;">LAM25H</td>
			<td style="width:287px;">REQS component</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Telephone Cord Detangler</td>
			<td style="width:147px;">Uvital</td>
			<td>uv20170719</td>
			<td>REQS component</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Vial closures (flugs)</td>
			<td style="width:147px;">Genesee Scientific</td>
			<td style="width:119px;">49-102</td>
			<td style="width:287px;">Drosophila culture supplies</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Vials&#160;</td>
			<td style="width:147px;">Genesee Scientific</td>
			<td>32-120</td>
			<td style="width:287px;">Drosophila culture supplies</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Drosophila culture netting</td>
			<td style="width:147px;">Carolina Biological Supply</td>
			<td style="width:119px;">173090</td>
			<td style="width:287px;">Drosophila culture supplies</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Cornmeal</td>
			<td style="width:147px;">Pepsico</td>
			<td>43375</td>
			<td>Drosophila media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Molasses</td>
			<td style="width:147px;">Golden Barrel</td>
			<td>BLA-GAL</td>
			<td>Drosophila media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Agar</td>
			<td style="width:147px;">Apex Bioresearch</td>
			<td style="width:119px;">66-103</td>
			<td>Drosophila media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Inactive Dry Yeast</td>
			<td style="width:147px;">Genesee Scientific</td>
			<td style="width:119px;">62-106</td>
			<td>Drosophila media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tegosept</td>
			<td style="width:147px;">Apex Bioresearch</td>
			<td style="width:119px;">20-258</td>
			<td>Drosophila media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Propionic acid</td>
			<td style="width:147px;">Genesee Scientific</td>
			<td style="width:119px;">20-271</td>
			<td>Drosophila media</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measuring exercise levels in drosophila melanogaster using the rotating exercise quantification system (reqs)

Drosophila melanogaster er en ny model organisme for studier i øvelse biologi. Til dato har to vigtigste motion systemer, er Power Tower og trædemølle blevet beskrevet. Dog har en metode til at måle mængden af ekstra dyr aktivitet induceret gennem øvelse behandling manglet. Den roterende udøve kvantificering systemet (HENV) udfylder dette behov, giver et mål for dyr aktivitet for dyr oplever roterende øvelse. Denne protokol beskriver hvordan man bruger REQS for at vurdere dyr aktivitet under roterende træning og illustrerer typen data, der kan genereres. Vi viser her, hvordan REQS bruges til at måle sex - og stamme-specifikke forskelle i udøvelse induceret aktivitet. REQS kan også bruges til at evaluere virkningen af forskellige andre eksperimentelle parametre såsom alder, kost eller befolkningens størrelse på udøvelse induceret aktivitet. Det kan desuden bruges til at sammenligne effektiviteten af forskellige motion uddannelse protokoller. Vigtigere, giver det mulighed for at standardisere motion behandlinger mellem stammer, så forsker at opnå lige store mængder af aktivitet mellem grupper hvis nødvendigt. Således, REQS er en bemærkelsesværdig ny ressource for motion biologer arbejder med Drosophila modelsystem og supplerer eksisterende motion systemer.

Output fra en individuel køre med REQS er en datatabel, produceret af DAMSystem308 software, der vil blive mærket "Monitor1.txt" som standard (for et eksempel Se supplerende fil 1). Et uddrag fra sådan et bord er vist i tabel 1. Hver kolonne indeholder data fra en individuelle assay tube, mens rækkerne, der indeholder den aktivitet, målt i hvert tidsinterval fra begyndelsen af eksperimentet (øverst) til slutningen (nederst). De første tre datapunkt...

Watch this Scientific Journal Video about Measuring Exercise Levels in Drosophila melanogaster Using the Rotating Exercise Quantification System REQS at JoVE.com

Measuring Exercise Levels in Drosophila melanogaster Using the Rotating Exercise Quantification System REQS

Den roterende udøve kvantificering systemet (HENV) kan fremkalde øvelse i Drosophila melanogaster gennem rotation mens samtidig måle mængden af aktivitet, der gennemføres af dyrene. Her præsenterer vi et punkt for punkt protokol beskriver hvordan man kan måle aktivitetsniveauet dyr oplever roterende motion behandlinger ved hjælp af REQS.

Måling af motion niveauer i Drosophila melanogaster ved hjælp af den roterende motion kvantificering systemet (HENV)

Drosophila melanogaster is a new model organism for studies in exercise biology. To date, two main exercise systems, the Power Tower and the Treadwheel ...

Research

JoVE Journal

Genetics

Measuring Exercise Levels in Drosophila melanogaster Using the Rotating Exercise Quantification System (REQS)

Quantifying Abdominal Pigmentation in Drosophila melanogaster

Quantifying Abdominal Pigmentation in Drosophila melanogaster

Kvantificering af abdominal pigmentering i<em&gt; Drosophila melanogaster</em

Pigmentation is a morphologically simple but highly variable trait that often has adaptive significance. It has served extensively as a model for ...

High Fat Diet Feeding and High Throughput Triacylglyceride Assay in Drosophila Melanogaster

High Fat Diet Feeding and High Throughput Triacylglyceride Assay in Drosophila Melanogaster

Høj fedt diæt fodring og High Throughput Triacylglyceride Assay i Drosophila Melanogaster

Heart disease is the number one cause of human death worldwide. Numerous studies have shown strong connections between obesity and cardiac malfunction in ...

Measuring mRNA Levels Over Time During the Yeast S. cerevisiae Hypoxic Response

Measuring mRNA Levels Over Time During the Yeast S. cerevisiae Hypoxic Response

Måling af mRNA niveauer Over tid under gær S. cerevisiae hypoksiske svar

Complex changes in gene expression typically mediate a large portion of a cellular response. Each gene may change expression with unique kinetics as the ...

High Resolution Fluorescent In Situ Hybridization in Drosophila Embryos and Tissues Using Tyramide Signal Amplification

High Resolution Fluorescent In Situ Hybridization in Drosophila Embryos and Tissues Using Tyramide Signal Amplification

Høj opløsning fluorescerende In Situ hybridisering i Drosophila fostre og væv ved hjælp af Tyramide Signal forstærkning

In our efforts to determine the patterns of expression and subcellular localization of Drosophila RNAs on a genome-wide basis, and in a variety of ...

Quantification of Information Encoded by Gene Expression Levels During Lifespan Modulation Under Broad-range Dietary Restriction in C. elegans

Quantification of Information Encoded by Gene Expression Levels During Lifespan Modulation Under Broad-range Dietary Restriction in C. elegans

Kvantificering af oplysninger kodet af genet udtryk niveauer under levetid graduering Under bred vifte kosten begrænsning i C. elegans

Sensory systems allow animals to detect, process, and respond to their environment. Food abundance is an environmental cue that has profound effects on ...

The TreadWheel: Interval Training Protocol for Gently Induced Exercise in Drosophila melanogaster

The TreadWheel: Interval Training Protocol for Gently Induced Exercise in Drosophila melanogaster

Trædemølle: Interval Træning protokol for forsigtigt induceret øvelse i Drosophila melanogaster

The incidence of complex metabolic diseases has increased as a result of a widespread transition towards lifestyles of increased caloric intake and ...

Purification of Low-abundant Cells in the Drosophila Visual System

Rensning af lav-rigelige celler i Drosophila visuelle System

Recent improvements in the sensitivity of next generation sequencing have facilitated the application of transcriptomic and genomic analyses to small ...

In Vivo Functional Study of Disease-associated Rare Human Variants Using Drosophila

In Vivo Functional Study of Disease-associated Rare Human Variants Using Drosophila

In vivo funktionel undersøgelse af sygdoms associerede sjældne humane varianter ved hjælp af Drosophila

Advances in sequencing technology have made whole-genome and whole-exome datasets more accessible for both clinical diagnosis and cutting-edge human ...

In Vivo Forward Genetic Screen to Identify Novel Neuroprotective Genes in Drosophila melanogaster

In Vivo Forward Genetic Screen to Identify Novel Neuroprotective Genes in Drosophila melanogaster

In vivo fremad genetisk skærm for at identificere nye neuroprotektive gener i Drosophila melanogaster

There is much to understand about the onset and progression of neurodegenerative diseases, including the underlying genes responsible. Forward genetic ...

Dissection of Drosophila melanogaster Flight Muscles for Omics Approaches

Dissection of Drosophila melanogaster Flight Muscles for Omics Approaches

Dissektion af Drosophila melanogaster Flight muskler for omics tilgange

Drosophila flight muscle is a powerful model to study diverse processes such as transcriptional regulation, alternative splicing, metabolism, and ...