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

Il lavoro è stato supportato dal premio numero P30DK056336 da nazionale Istituto di diabete e digestivo e rene malattie attraverso una sovvenzione pilota dalla nutrizione e obesità Research Center presso la University of Alabama a Birmingham per NCR.

Il REQS consiste di un'unità di Drosophila Activity Monitor (per informazioni di origine, vedere Tabella materiali) montato su un braccio rotante che è controllato da un gruppo motore (Figura 1). Monitor attività determina la frequenza in un determinato intervallo di tempo la matrice di raggi laser al centro del tubo dosaggio di dissezione è interrotta. Per le illustrazioni dettagliate e una caratterizzazione approfondita, vedere la nostra precedente pubblicazione<sup cl...

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	<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. 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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>

Come illustrano i risultati rappresentativi, il REQS è in grado di misurare accuratamente l'attività di esercizio Drosophila. Il REQS è flessibile e permette ai ricercatori di affrontare una serie di domande di ricerca relazionati all'esercizio biologia o interventi di esercizio. Ci sono due passaggi critici nel protocollo per evidenziare. In primo luogo, è essenziale per verificare l'installazione di REQS per garantire che la trasmissione dati dalla REQS alla DAMSystem308 sta funzionando correttamente. Se non impost...

Recentemente, i ricercatori hanno iniziato a utilizzare il moscerino della frutta Drosophila melanogaster a studiare biologia di esercizio. D. melanogaster è stato un sistema di modello genetico per oltre 100 anni1,2. Tuttavia, ricerca di Drosophila ha contribuito non solo la genetica, ma anche ad una varietà di altre discipline tra cui neurobiologia, biologia del comportamento e fisiologia3. Nel 2009, la Power Tower, la prima macchina di esercizio per Drosophila fu descritto4. La Power Tower si avvale della risposta geotassi negativa degli animali. Quando sono disturbati, Drosophila tendono a spostarsi nella parte superiore del loro recinto. Questa risposta è ben consolidata ed è la base del saggio popolare "anello" (geotassi negativa iterativo rapido5) che viene utilizzato per stimare la capacità di arrampicata e/o idoneità fisica in Drosophila. La Power Tower utilizza un braccio meccanico collegato ad un'unità motore per sollevare ripetutamente una serie di animali nei loro recinti da molti pollici e farli cadere indietro a terra per indurre la risposta negativa geotassi (Tinkerhess et al. 20126 fornire un video che illustra l'utilizzo di Power Tower). Trattamento prolungato sulla Torre di potere così aumenta la quantità di attività fisica (in esecuzione o volare) gli animali eseguire rispetto agli animali di controllo non trattata e sopra tempo porta al miglioramento delle prestazioni nell'analisi della anello per idoneità fisica4. Così, questo lavoro ha dimostrato la fattibilità dell'utilizzo di Drosophila come modello per la biologia di esercizio.
Per espandere il repertorio degli strumenti disponibili per la ricerca di esercizio Drosophila, nel 2016, Mendez e colleghi descritto una seconda macchina di esercitazione di Drosophila, il Treadwheel7. Simile alla Power Tower, il Treadwheel sfrutta la risposta negativa geotassi di Drosophila. Tuttavia, questa risposta è indotta dalla rotazione continua dei recinti degli animali, piuttosto che di sollevamento e farli cadere come la Power Tower. Questo metodo di induzione è più delicato e permette per un regime di esercizio orientato endurance più che evita qualsiasi trauma fisico che potrebbe verificarsi durante l'esercizio nella Power Tower (Vedi Katzenberger, R. J. et al 20138 per l'impatto del ripetuto fisico trauma sulla salute di Drosophila). Simile al Power Tower4, trattamento di esercizio degli animali sul Treadwheel conduce ad una varietà di risposte fisiologiche, compresi cambiamenti di forma fisica, i livelli del trigliceride e corpo peso7. Così, due metodi complementari sono disponibili per i biologi di Drosophila studiando esercizio.
Una limitazione di sia la Power Tower e il Treadwheel è l'impossibilità di misurare la quantità di attività indotta dal trattamento di esercizio. L'analisi di video-registrazioni dal vivo tratte dal Treadwheel ha dimostrato che c'erano differenze significative tra i vari ceppi di Drosophila in come rispondono al trattamento esercizio7. In particolare, i ceppi studiati hanno differito da in quanto attività ulteriori che animali eseguita quando stimolato7. Questa osservazione ci ha spinti a sviluppare un terzo sistema di esercizio, la rotazione esercitare quantificazione sistema (Rich), che permette di misurare i livelli di attività degli animali durante esercizio indotta da rotazione9. Il REQS utilizza un commercialmente disponibili attività Monitoraggio unità che è installato su un braccio girevole per stimolare esercizio mediante rotazione come il Treadwheel. Il lavoro iniziale con il Rich conferma che geneticamente diversi ceppi di Drosophila — e i sessi - può avere significativamente differenti risposte alla stimolazione rotazionale e quindi la quantità di esercizio indotta non è identica tra differenti genotipi9 . Così, il REQS consente ora i biologi della drosofila misurare la quantità di esercizio indotta dal trattamento, aprendo una varietà di nuove vie di ricerca nel campo di esercizio.
Qui descriviamo in dettaglio come utilizzare i requisiti per la quantificazione dell'esercizio rotazionale. Il REQS induce esercizio rotazionale e misura contemporaneamente i livelli di attività degli animali trattati. Il REQS è in grado di ospitare una grande varietà di programmi di esercizio, che vanno dal semplice 2h regime di esercizio continuo dimostrato qui ai più complessi metodi di addestramento di intervallo come descritto da Mendez e colleghi7e la stimolazione può essere regolata tramite velocità di rotazione (tra circa 1-13 di rotazioni al minuto). A seconda dell'unità di monitor attività utilizzato per produrre il REQS, questo metodo è adattabile per l'analisi delle singole mosche o grandi popolazioni di animali. A causa di questa versatilità, la REQS fornisce ai ricercatori di Drosophila con una serie di opportunità di studiare, ad esempio, regimi di esercizio differenti, interventi di dieta o impatto della densità della popolazione.

<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 è un nuovo organismo modello per studi di biologia di esercizio. Fin qui, due sistemi di esercizio principale, la Power Tower e il Treadwheel sono stati descritti. Tuttavia, un metodo per misurare la quantità di ulteriori attività animale indotta attraverso il trattamento di esercizio è stato carente. La rotazione esercitare quantificazione sistema (Rich) riempie questa esigenza, fornendo una misura di attività degli animali per gli animali vivendo esercizio rotazionale. Questo protocollo dettagli come usare il REQS per valutare l'attività degli animali durante l'esercizio rotazionale e illustra il tipo di dati che possono essere generati. Qui, dimostriamo come la REQS è utilizzata per misurare le differenze di sesso - e ceppo-specifici nell'attività indotta da esercizio. Il REQS è utilizzabile anche per valutare l'impatto di vari altri parametri sperimentali quali età, dieta o popolazione dimensioni sull'attività indotta da esercizio. Inoltre, può essere utilizzato per confrontare l'efficacia di differenti protocolli di training. D'importanza, essa consente di standardizzare trattamenti di esercizio tra i ceppi, che permette al ricercatore di raggiungere gli importi uguali di attività tra gruppi se necessario. Così, il REQS è una nuova risorsa notevole per esercizio biologi che lavorano con il sistema di modello di Drosophila e integra i sistemi esistenti di esercizio.

L'output di un singolo tratto con il Rich è una tabella di dati prodotta dal software DAMSystem308, che sarà contrassegnata con "Monitor1.txt" per impostazione predefinita (per vedere un esempio supplementare File 1). Un Estratto da una tabella di questo tipo è illustrato nella tabella 1. Ogni colonna contiene i dati da un tubo di dosaggio individuale, mentre le righe contengono l'attività misurata in ogni intervallo di tempo dall'inizio dell'esperime...

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

La rotazione esercitare quantificazione sistema (Rich) può indurre esercizio in Drosophila melanogaster attraverso rotazione misurando contemporaneamente la quantità di attività svolta dagli animali. Qui, presentiamo un protocollo punto-per-punto dettagliare come misurare i livelli di attività degli animali vivendo rotazionale esercizio trattamenti utilizzando il reqs

Misurazione dei livelli di esercizio in Drosophila melanogaster utilizzando il sistema di quantificazione esercizio rotanti (Rich)

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

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JoVE Journal

Genetics

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

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