드로소필라의 온도 선호도 행동과 Circadian 리듬의 설계 및 분석
Summary
우리는 최근에 새로운 Drosophila circadian 출력, 온도 선호 리듬 (TPR)을 확인, 있는 파리에서 선호 하는 온도 낮에는 상승 하 고 밤에 폭포. TPR은 다른 circadian 출력, 운동 활동과 독립적으로 규제됩니다. 여기에서 우리는 Drosophila에서TPR의 디자인 그리고 분석을 기술합니다.
Abstract
circadian 시계는 수 면, 운동 활동 및 체온 (BTR) 리듬1,2를포함하여 삶의 많은 측면을 조절합니다. 우리는 최근에 온도 선호도 리듬 (TPR)이라고 불리는 새로운 Drosophila circadian 출력을 확인했는데, 이 때 파리의 바람직한 온도는 낮동안 상승하고 3일 밤 동안 떨어집니다. 놀랍게도, TPR 및 운동 활동은 뚜렷한 circadian 뉴런을 통해 제어됩니다3. Drosophila 운동 활동은 잘 알려진 circadian 행동 출력이고 많은 보존된 포유류 circadian 시계 유전자 및 기계장치4의발견에 강한 기여를 제공하고 있습니다. 따라서 TPR을 이해하면 알 수 없는 분자 및 세포 circadian 메커니즘의 식별으로 이어질 것입니다. 여기에서는 TPR 분석기를 수행하고 분석하는 방법을 설명합니다. 이 기술은 TPR의 분자 및 신경 메커니즘을 해부 할뿐만 아니라 다른 환경 신호를 통합하고 동물의 행동을 조절하는 뇌 기능의 기본 메커니즘에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다. 또한, 최근 발표된 자료에 따르면 플라이 TPR은 포유류 BTR3과특징을 공유합니다. 드로소필라는 체온이 일반적으로 행동조절되는 동체입니다. 따라서, TPR은 이들 플라이5-8에서리듬체온을 생성하는 데 사용되는 전략이다. 우리는 Drosophila TPR의 추가 탐구는 동물에 있는 체온 통제의 근본적인 기계장치의 특성화를 촉진할 것이라는 점을 믿습니다.
Introduction
온도는 유비쿼터스 환경 큐입니다. 동물은 유해한 온도를 피하고 편안한 온도를 추구하기 위해 다양한 행동을 나타낸다. 드로소필라는 견고한 온도 선호도 동작6,7을나타낸다. 파리가 18-32°C에서 온도 그라데이션으로 방출되면 파리는 따뜻하고 추운 온도를 모두 피하고3일아침에 25°C의 바람직한 온도를 선택한다. 따뜻한 온도 센서는 열감각 뉴런의 집합, AC 뉴런, 드로소필라 과도 수용체 전위 (TPR) 채널, TRPA16,9을발현. 저온 센서는 제3 안테나 세그먼트를 타래면 저온 회피6의부족을 야기하기 때문에 제 3 안테나 세그먼트에 위치합니다. 최근에는 TRPP 단백질 브리비도(Brv)가10을확인하였다. Brv는 제 3 안테나 세그먼트에서 발현되고 감기 검출을 중재하기 때문에 Brv는 온도 선호도 행동에 중요한 가능한 감기 감지 분자입니다. 요약하면, 파리는 따뜻하고 차가운 온도를 피하고 선호하는 온도를 찾기 위해이 두 온도 센서를 사용합니다.
포유류는 체온을 조절하기 위해 열을 발생하지만, ectotherms는 일반적으로 주변 온도11에체온을 적응시다. 일부 ectotherms는 그들의 BTR12를통제하는 ectotherms를 위한 전략으로 여겨지는 매일 TPR 행동을 전시하기 위하여 알려진다. 파리가 TPR을 전시했는지 여부를 확인하기 위해 24 시간 동안 다양한 지점에서 온도 선호도 행동 분석을 반복했습니다. 우리는 Drosophila가 매일 TPR을 전시한다는 것을 것을을 발견했습니다, 이는 아침에 낮고 저녁에 높은 및 인간에 있는 BTR의 것과 유사한 패턴을 따릅니다13.
Drosophila에서뇌에는 ~ 150 시계 뉴런이 있습니다. 운동 활동을 조절하는 시계 뉴런은 M과 E 발진기라고합니다. 그러나 흥미롭게도 M과 E 발진기는 TPR을 조절하지 않고 대신 뇌의 DN2 클럭 뉴런이 TPR을 조절하지만 운동 활동은 조절하지 않는 것으로 나타났습니다. 이러한 데이터는 TPR이 운동 활동과 독립적으로 규제된다는 것을 나타냅니다. 특히, 포유류 BTR은 또한 운동 활동에서 독립적으로 통제됩니다. 쥐에 있는 절제 연구는 BTR이 운동 활동을 통제하는 그보다는 subparaventricular zone 뉴런의 다른 부세트를 표적으로 하는 특정 SCN 뉴런을 통해 통제된다는 것을 보여줍니다14. 따라서, 우리의 데이터는 포유동물 BTR및 플라이 TPR이 진화적으로 보존될 가능성을 고려합니다3,모두 비행 TPR및 포유류 BTR은 궤변 활동에서 독립적으로 규제되는 circadian 시계 의존온도 리듬을 전시하기 때문에.
여기에서 Drosophila의TPR 행동 분석을 분석하는 방법에 대한 세부 사항을 설명합니다. 이 방법은 TPR의 분자 메커니즘 및 신경 회로뿐만 아니라 뇌가 다른 환경 단서와 내부 생물학적 시계를 통합하는 방법을 조사 할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
여기서, 우리는 온도 선호도 행동 장치의 세부 사항 및 TPR 행동의 분석을 설명합니다. Drosophila는 시계 제어 TPR의 현저하고 견고하며 재현 가능한 특징을 전시합니다. 그러나, 우리의 데이터는 적어도 두 가지 요인, 주변 빛과 나이, 크게 TPR 행동 표현형을 방해한다는 것을 건의합니다.
우리는 빛이 Drosophila의온도 선호도에 크게 영향을 미친다는 것을 관찰합니다. ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
행동 장치의 초기 버전을 개발하는 데 도움을 준 아라빈던 사무엘 박사와 마크 게르쇼 박사와 행동 장치를 수정한 매튜 베이티에게 감사드립니다. 이 연구는 신시내티 아동 병원에서 이사회 그랜트에 의해 지원되었다, JST / PRESTO, Dimes의 행진과 NIH R01 GM107582 F.N.H.
Materials
| Bright Lab Jr. Safelight | Amazon | #B00013J8UY | Red light for dark rooms |
| Rain X | SOPUS products | Water repellent: Apply the plexiglass cover | |
| C-Clamp | Home Depot | ||
| Temperature/hygrometer | Fisher | 15-077-963 | |
| Peltier devices | TE Technology, Inc. | HP-127-1.4-1.15-71P | |
| Thermometer | Fluke | Fluke 52II | |
| Bench top controller | Oven Industries | 5R6-570-15R and 5R6-570-24R | |
| Temperature sensor probe | Oven Industries | TR67-32 | |
| Generic 480 Watt ATX power supply | computer cooling system | ||
| MCR220-QP-RES Dual 120 mm Radiator with reservoir | Swiftech | computer cooling system | |
| MCP350 In-Line 12V DC pump | Swiftech | computer cooling system | |
| MCW50 graphics Card liquid cooler | Swiftech | computer cooling system | |
| Scythe Kaze-Jyuni SY1225SL12SH fan | Crazy PC | computer cooling system |
References
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