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

Arbetet stöds av Award nummer P30DK056336 från det nationella institutet för Diabetes och mag och njure sjukdomar genom en pilot bidrag från kost och fetma Research Center vid University of Alabama i Birmingham till NCR.

REQS består av Drosophila Aktivitetskontroll (källa information, se Tabell för material) monterad på en roterande arm som styrs av en motorenheten (figur 1). Aktivitetskontroll avgör hur ofta i ett visst tidsintervall matrisen med laserstrålar dissekera mitten av assay röret störs. För detaljerade ritningar och en djupgående karakterisering, se vår tidigare publikation9. Medan våra system använder LAM25H enheten, kan REQS ändras för att...

<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 representativa resultat illustrera, är REQS exakt mäta aktiviteten att utöva Drosophila. REQS är flexibelt och tillåter forskare att ta itu med en mängd frågeställningar relaterade till motion biologi eller motion interventioner. Det finns två kritiska steg i protokollet att belysa. Först är det viktigt att testa installationen av REQS att se till att överföring av data från REQS till DAMSystem308 fungerar korrekt. Om inte korrekt inställd, datakabeln kan bli trassligt under rotationen, och ibland a...

Nyligen har forskare börjat använda bananflugan Drosophila melanogaster för att studera motion biologi. D. melanogaster har varit genetiskt modellsystem för över 100 år1,2. Drosophila forskning har dock gjort bidrag inte bara genetik, utan även en mängd andra discipliner, inbegripet neurobiologi, beteendemässiga biologi och fysiologi3. I 2009, den Power Tower, var den första träningsmaskin för Drosophila beskrivs4. Den Power Tower utnyttjar djurens negativa geotaxis svar. När störd, Drosophila tenderar att flytta till toppen av sin inhägnad. Detta svar är väl etablerad och är grunden för den populära ”RING” (snabb iterativ negativa Geotaxis5) analysmetod som används för att uppskatta klättringsförmåga och/eller fysisk kondition i Drosophila. Den Power Tower använder en mekanisk arm ansluten till en motorenheten upprepade gånger lyfta en uppsättning djur inom deras höljen av flera inches och släppa dem tillbaka till marken för att framkalla negativa geotaxis svaret (Tinkerhess et al. 20126 ge en video som illustrerar användningen av Power tornet). Långvarig behandling på Power tornet därmed ökar mängden fysisk aktivitet (kör eller flyger) djuren utföra jämfört med kontrollgrupp djur och över tid leder till förbättrad prestanda i RING-analysen för fysisk kondition4. Således, detta arbete visat möjligheten att använda Drosophila som modell för motion biologi.
För att expandera repertoaren av verktyg tillgängliga för Drosophila motion forskning, i 2016, beskrivs Mendez och kollegor en andra Drosophila träningsmaskin, motionsredskap7. Liknar den Power Tower, motionsredskap utnyttjar Drosophila negativa geotaxis svar. Dock induceras detta svar genom fortsatt rotation av de animaliska kapslingarna, snarare än genom att lyfta och släppa dem i den Power Tower. Induktion metoden är skonsammare och möjliggör en mer uthållighet orienterade motionsprogram som undviker någon fysiskt trauma som kan uppstå under övningen i Power Tower (se Katzenberger, R. J. et al. 20138 för effekterna av upprepad fysisk trauma på Drosophila hälsa). Liknar den Power Tower4, motion behandling av djur på motionsredskap leder till en mängd fysiologiska reaktioner, inklusive förändringar i fysisk kondition, triglyceridnivåer och kropp vikt7. Således finns två kompletterande metoder för Drosophila biologer studera motion.
En begränsning av både Power Tower och motionsredskap är oförmågan att mäta mängden aktivitet induceras av motion behandling. Analys av videoinspelningar tas från motionsredskap visade att det fanns betydande skillnader mellan de olika Drosophila-stammarna i hur de svarar på den motion behandling7. Specifikt, stammar studerade skilde sig i hur mycket ytterligare aktivitet som djuren utförs när stimuleras7. Denna observation föranlett oss att utveckla ett tredje motion system, den roterande utöva kvantifiering systemet (REQS), som tillåter oss att mäta djurens aktivitet under rotation-inducerad motion9. REQS använder tredjeparts en kommersiellt tillgänglig aktivitetsövervakning enhet som är installerad på en roterande arm för att stimulera motion genom rotation i motionsredskap. Inledande arbete med REQS bekräftar att genetiskt olika Drosophila stammar — och könen - kan har betydligt olika svar på den roterande stimuleringen och därmed mängden motion induced är inte identiska bland olika genotyper9 . Således gör REQS nu Drosophila biologer att mäta mängden motion som induceras av behandling, öppna en mängd ny forskning avenyerna i fältet övning.
Här beskriver vi i detalj hur du använder REQS för kvantifiering av roterande motion. REQS inducerar roterande motion och mäter samtidigt aktivitetsnivåer av de djur som behandlas. REQS är kunna rymma en mängd olika träningsprogram, allt från enkelt 2 h kontinuerlig motion regim visat här till komplexare intervall bildning metoderna som beskrivs av Mendez och kollegor7och stimulering kan justeras via Rotationshastighet (mellan ca 1-13 varv per minut). Beroende på aktiviteten övervaka enheten används för att producera REQS, är denna metod anpassningsbar till analysen av enstaka flugor eller stora populationer av djur. På grund av denna mångsidighet ger REQS Drosophila forskare med en mängd möjligheter att studera, till exempel, olika motion regimes, kost interventioner eller inverkan av befolkningstäthet.

<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 är en ny modellorganism för studier i motion biologi. Hittills har två huvudsakliga motion system, har Power Tower och motionsredskap beskrivits. En metod för att mäta mängden ytterligare djurens aktivitet induceras genom motion behandling har dock saknats. Den roterande utöva kvantifiering systemet (REQS) fyller detta behov, som ger ett mått på djurens aktivitet för djur upplever roterande motion. Detta protokoll Detaljer hur du använder REQS för att bedöma djurens aktivitet under roterande träning och illustrerar vilken typ av data som kan genereras. Här visar vi hur REQS används för att mäta kön - och stamspecifika skillnader i motion induced aktivitet. REQS kan också användas för att utvärdera effekterna av olika andra experimentella parametrar såsom ålder, kost eller befolkningens storlek på motion induced aktivitet. Dessutom, kan det användas för att jämföra effekten av olika övning utbildning protokoll. Ännu viktigare, ger det en möjlighet att standardisera motion behandlingar mellan stammar, vilket gör att forskaren att uppnå lika mängder aktivitet mellan grupperna om det behövs. Således REQS är en anmärkningsvärd ny resurs för motion biologer arbetar med Drosophila modell systemet och kompletterar befintliga motion system.

Utdata från en individuell körning med REQS är en datatabell som produceras av programvaran DAMSystem308, som skall märkas ”Monitor1.txt” som standard (för ett exempel se kompletterande fil 1). Ett utdrag från sådan tabell visas i tabell 1. Varje kolumn innehåller data från en individuell analys tube, medan raderna innehåller aktiviteten mäts i varje tidsintervall från början av experimentet (överst) till slutet (längst ned). De första...

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 roterande utöva kvantifiering systemet (REQS) kan inducera övning i Drosophila melanogaster genom rotation samtidigt samtidigt mäta mängden aktivitet som utförs av djuren. Här presenterar vi en punkt för punkt protokollet beskriver hur att mäta aktiviteten djur upplever roterande motion behandlingar med REQS.

Mäta motion nivåer i Drosophila melanogaster använder den roterande motion kvantifiering systemet (REQS)

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

Kvantifiering av bukpigmentering 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

High Fat Diet utfodring och hög genomströmning Triacylglyceride test på 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

Mäta mRNA nivåer över tid under den jäst S. cerevisiae hypoxisk 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

Hög upplösning fluorescerande In Situ hybridisering i Drosophila embryon och vävnader med Tyramide Signal förstärkning

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

Kvantifiering av Information kodas av genen uttryck nivåer under livslängden modulering enligt bred-range kosttillskott begränsning 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

Motionsredskap: Intervall träning protokoll för försiktigt inducerad övning 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

Rening av låg-riklig celler i Drosophila visuella systemet

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 funktionell studie av sjukdomsassocierade sällsynta humana varianter med hjälp av 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 framåt genetisk skärm för att identifiera nya neuroprotektiva 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 av Drosophila melanogaster flygmuskler för omics närmar sig

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