L'analisi citologica della spermatogenesi: Preparati Live e fisse di<em> Drosophila</em> Testicoli
Summary
Metodi per isolare e preparare Drosophila testicoli campioni (vivere e fissa) per l'imaging dal contrasto di fase e microscopia a fluorescenza sono descritte qui.
Abstract
Drosophila melanogaster è un sistema potente modello che è stato ampiamente utilizzato per chiarire una varietà di processi biologici. Ad esempio, gli studi sia del femminile e linee germinali maschili di Drosophila hanno contribuito notevolmente alla comprensione corrente della meiosi e biologia delle cellule staminali. Protocolli eccellenti sono disponibili in letteratura per l'isolamento e l'imaging di Drosophila ovaie e testicoli 3-12. Qui, metodi per la dissezione e la preparazione dei testicoli Drosophila per l'analisi microscopica sono descritti con un video dimostrativo accompagnamento. Un protocollo per isolare testicoli dall'addome dei maschi adulti e preparare vetrini di tessuto reale per l'analisi al microscopio a contrasto di fase e un protocollo per il fissaggio e immunocolorazione testicoli per l'analisi al microscopio a fluorescenza sono rappresentati. Queste tecniche possono essere applicate nella caratterizzazione di mutanti di Drosophila che esibiscono defects nella spermatogenesi e nella visualizzazione delle localizzazioni subcellulari di proteine.
Introduction
Testicoli Drosophila sono un sistema modello ideale per lo studio di molti processi biologici che comprendono la regolazione delle cellule staminali, meiosi e sviluppo dello sperma 13-18. Gli spermatociti ed i loro fusi meiotiche sono grandi e quindi conveniente per l'analisi citologica e rilassato checkpoint del ciclo cellulare durante la spermatogenesi facilitano lo studio delle mutazioni nei geni del ciclo cellulare. Diversi tipi di cellule possono essere osservati in progressione ordinata lungo la lunghezza dei testicoli, e qualsiasi problema nella spermatogenesi può portare a cambiamenti in questa disposizione complessiva. Queste caratteristiche combinate con strumenti genetici Drosophila hanno facilitato l'analisi mutazionale della spermatogenesi 21-23.
Le fasi di spermatogenesi Drosophila sono stati ben definiti. Cellule germinali che si sviluppano all'interno sincrono cisti progrediscono sequenzialmente attraverso le fasi della spermatogenesi lungo la lunghezza del testicolo. Durante both mitotico e divisioni meiotica delle cellule germinali maschili, citochinesi si verifica incompleto tale che le cellule figlie rimangono collegati da ponti citoplasmatici noti come canale chiamato (Figura 1). La punta apicale del testicolo contiene una popolazione di cellule staminali germinali che dà origine a spermatogoni, che subiscono quattro divisioni mitotiche con citochinesi incompleto per generare cisti 16 cellule di spermatociti primari. Dopo la fase di premeiotic S, spermatociti primari entrano G2, un periodo di crescita prolungato di ~ 90 ore durante il quale aumenta il volume cellulare ~ 25 volte. Progressione attraverso meiosi I e meiosi II porta alla formazione di cisti 32 cellulari di spermatociti secondari e cisti 64 cellulari di spermatidi aploidi, rispettivamente. I, spermatidi rotondi immaturi sottoposti a numerosi rimodellamento cellulare per formare spermatozoi maturi. Cellule post-meiotiche, in particolare i fasci di allungamento e spermatidi maturi, occupano gran parte del volume del testicolo.
Tegli trasporto successo di sperma funzionale alla linea femminile richiede un coordinamento tra le diverse parti del sistema riproduttivo maschile, che è composto da varie strutture accoppiati (i testicoli, vescicole seminali e ghiandole accessorie) e un unico condotto eiaculatorio (Figura 2). Spermatozoi sono prodotti nei testicoli e memorizzati all'interno delle vescicole seminali fino copulazione 24. Le ghiandole accessorie contengono cellule secretorie che producono liquido seminale. Lo sperma migrazione dalle vescicole seminali sono mescolati con liquido seminale all'interno del condotto eiaculatorio, che è collegato ad entrambe le vescicole seminali e ghiandole accessorie. Questa miscela di sperma e fluido seminale viene infine pompato fuori del maschio nella vagina della femmina volare attraverso il bulbo eiaculatorio situato all'estremità posteriore del maschio addome 25. Le proteine all'interno del liquido seminale sono essenziali per la conservazione prolungata di spermatozoi all'interno degli organi specializzati noto come spermateche in reptratto roductive di Drosophila femmine 26.
Metodi eccellenti per l'isolamento dei testicoli Drosophila e visualizzazione delle cellule nelle varie fasi della spermatogenesi sono disponibili nella letteratura scientifica 3-12. Noi qui aggiungiamo a questo corpo di conoscenze con la presentazione di esempi di questi protocolli con un video dimostrativo di accompagnamento. Il protocollo per la preparazione dei testicoli vivi campioni per la microscopia a contrasto di fase si basa su un metodo precedentemente descritto 27. Il protocollo per formaldeide fissazione e immunocolorazione di testicoli si basa su un metodo descritto in precedenza 28. I metodi qui descritti sono stati utilizzati in molti studi di Drosophila spermatogenesi (ad esempio, per valutare i ruoli di dineina, un motore microtubuli Minus estremità rivolta, durante la spermatogenesi Drosophila).
Oltre ai protocolli di base, suggerimenti riportati varying la dissezione per arricchire di spermatogoni, spermatociti, o spermatozoi maturi. Diversi metodi di elaborazione dei testicoli tali che le cisti sia rimangono intatti o sono interrotti come necessario descritti. Un vantaggio nell'uso testicoli Drosophila come sistema modello è che, rispetto ai ovociti ed embrioni di Drosophila, anticorpi e coloranti possono facilmente penetrare nelle cellule dopo la loro dispersione dai testicoli, e sono necessarie meno fasi di lavaggio, quindi, protocolli possono essere effettuate in un tempo relativamente breve tempo.
Protocol
Representative Results
Discussion
Anche se i testicoli di wild-type mosche possono essere facilmente identificati grazie al loro colore giallo (in contrasto con i tessuti bianchi vicini), i testicoli di mosche mutanti bianchi sono bianchi e quindi può occasionalmente essere confusi con l'intestino. Ceppi più transgenici, tipicamente in uno sfondo bianco, hanno anche testicoli bianchi perché il mini-bianco gene trovato P-elementi non promuove l'accumulo di pigmento nei testicoli. Quando testicoli Drosoph…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori desiderano ringraziare Michael Anderson per stabilire in laboratorio Lee questi metodi accettati per lo studio della spermatogenesi con la consulenza di esperti da Karen Hales. H. Oda e Y. Akiyama-Oda generosamente fornito la γ-tubulina-GFP volare stock. Questo lavoro è stato finanziato da una sovvenzione NIH R01 al LAL (GM074044).
Materials
| Sylgard | World Precision Instruments | SYLG184 | Two-part silicon elastomer for making silicone-coated dissection dish from Kimax Petri dish |
| PAP pen | Fisher Scientific | NC9888126 | Ted Pella #22309 |
| Clear nail protector | Wet n Wild | 7780235001 | |
| ProLong Gold Antifade Reagent with DAPI | Life Technologies | P36931 | |
| Mouse anti-gamma-tubulin antibody (clone GTU-88) | Sigma-Aldrich | T6557 | |
| Cy3-AffiniPure Goat Anti-Mouse IgG | Jackson ImmunoResearch | 115-165-003 | |
| Triton X-100 | Fisher Scientific | BP151-100 | |
| Ethanol | Fisher Scientific | AC61511-0040 | |
| Methanol | Fisher Scientific | A412-4 | |
| 16% Formaldehyde | Thermo Fisher Scientific | 28908 | |
| Sigmacote | Sigma-Aldrich | SL2 | Use according to manufacturer's directions to siliconize cover slips |
| DAPI | Sigma-Aldrich | D-9542 | 0.5 mg/ml in 75% ethanol; store at -20°C |
| NaCl | Research Products International Corp. | S23020 | |
| Na2HPO4 | Sigma-Aldrich | S9763 | |
| NaH2PO4 | Sigma-Aldrich | S0751 | |
| Kimwipes delicate task wipers | Fisher Scientific | S47299 | |
| BSA | Research Products International Corp. | A30075 | Molecular biology grade |
| Glass Coplin staining jar, screw cap | Electron Microscopy Sciences | 70315 | |
| Single frosted microscope slides | Corning | 2948-75X25 | |
| Poly-L-lysine coated microscope slides | Polysciences, Inc. | 22247-1 | Optional (to replace untreated microscope slides ) |
| Square cover glass | Corning | 2865-22 | |
| Razor blades | Fisher Scientific | 12-640 | |
| Kimax Petri dish | Fisher Scientific | S31473 | Kimble #23060 10015 EMD |
| Forceps | Dumont | 52100-51S | Pattern 5 INOX |
| Name of Equipment | Company | ||
| Stemi 2000-CS stereoscope | Carl Zeiss | ||
| Eclipse 80i | Nikon | ||
| Plan-Fluor 40x objective | Nikon | ||
| Axiophot | Carl Zeiss | ||
| Plan-Neofluar Ph2 40x objective | Carl Zeiss |
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