テトロドトキシン耐性ナトリウム チャネルを用いたショウジョウバエのシナプス接続を調べる
Summary
この記事は、フグ毒、テトロドトキシン耐性ナトリウム チャネル、NaChBac を用いてニューロン間のシナプス接続をテストするためのメソッドを備えています。
Abstract
ここでは、新しい技術と呼ばれる Tetrotoxin (TTX) 設計された抵抗のプロービング シナプス (テレピン油) は、ターゲット ニューロン間のシナプス接続のテストに適用されます。メソッドは、特定のシナプス前ニューロンのテトロドトキシン耐性ナトリウム チャネル、NaChBac、遺伝子活性化因子の共発現に依存します。推定されるシナプス パートナーとの接続は、NaChBac を表現しないニューロンの電気的活動をブロックする TTX 存在下で全体セルの録音によって決定されます。このアプローチは、活性化または接続の記者としてカルシウム イメージングと動作するように変更できます。テレピン油は、ネットワーク内で接続を識別するために使用できるツールの成長のセットに追加します。しかし、テレピン油は、一括またはボリューム伝送と波及伝達も確実に報告という点でユニークです。
Introduction
神経科学の主な目標は、回路を介して情報の流れを理解するニューロン間の接続をマップすることです。多数のアプローチおよびリソース モデル システム1,2の範囲で神経細胞間の機能的結合をテストする利用可能となっています。電気生理学を使用して最も正確な配線図を生成するには、2 つのセル間の観察された接続が直接と間接とシナプス シナプスであるかどうかを解決することが重要です。哺乳類細胞におけるこの区別を作るためのゴールド スタンダードは、シナプス前の細胞の 1 つの action potentials と 2 番目のニューロンに興奮性シナプス電流 (工) の発症との間の待機時間を計測することです。短い待機時間は数ミリ秒と変動の少ない3シナプスの接続が必要です。長い電位シナプス コンダクタンスと記録間隔による検出の遅れを引き起こしている体細胞記録サイトどころか、樹状突起でシナプスがありますのでこのアプローチは無脊椎動物の神経細胞に複雑なすることができます。電極。このような遅延は、ポリ – シナプス貢献対に関するあいまいさを導入できます。さらに、小さなシナプス イベントは体性録音のサイトに到達する前に腐るかもしれないし、強いシナプス前の活動を運転はヒヨコ イベントを採用する可能性が高い。
様々 な技術は、無脊椎動物のシナプス接続をテストするために開発されています。1 つのアプローチは、過剰の Mg+ + , Ca+ +を含む高二価陽イオン溶液 (やあ Di) を使用します。このソリューションでは、削減の放出確率とシナプス入力4、5の検出を支持する活動電位のしきい値を増加シナプス接続をブロックします。必要な Ca ++ ++ Mg の正確な比率を決定するただし、簡単ではありません、ヒヨコの貢献は均一で適度な刺激6持続可能性があります。シナプス シナプス接続7を推論するは、前及びシナプス後膜間の近接の GFP 再構成間シナプス パートナー (把握) と呼ばれる別のアプローチを活用します。ここでは、緑色蛍光タンパク質 (GFP) のコンポーネントは、1 つのニューロンで表され、分子の相補的なフラグメントは推定シナプス パートナーで表されます。蛍光の存在は、2 つのニューロン GFP 分子の再構成を許可するように十分に近い近接は、シナプスの存在を意味することを示します。把握報告できるシナプス虚偽、しかし、2 つのセルが密接に神経や束のように膜をあてる場合。把握の亜種はシナプトブレビン、アクティブなシナプス8時のみ再構成がように直接に GFP のシナプス前のフラグメントをテザリングでこのような偽陽性を排除します。把握とその亜種は、ショウジョウバエ中枢神経系の機能的結合を決定するのに尽力されている、いくつかの接続が見えるようにすることによって把握前及びシナプス後のパートナーとの間の距離が比較的大きい場合。これは特にニューロモデュレーション9または gaba 作動性抑制10に関連付けられているボリューム伝送の評価に関連します。
ここでは、補完・新規技術を示すショウジョウバエ中枢神経系に直接シナプス接続をテストするため。このメソッドと呼ばれるテトロドトキシンに設計された抵抗のプロービング シナプス (テレピン油)、フグ毒 (TTX) の共発現で機能-耐性ナトリウム チャネル、NaChBac、および推定から録音中のシナプス前細胞の光遺伝学的活性化シナプス パートナー9。、TTX 存在下で NaChBac を表現する以外の細胞で活動電位を介したすべての活動は抑制されます。NaChBac チャネル選択的に対象となるシナプス前セル光誘発のシナプス伝達を許可の興奮性を復元します。このメソッドは、接続はシナプス回路を採用の確率を削減しながら体の記録によって postsynaptically 解決できるようにシナプス前ニューロンの強力な活性化を許可します。重要なは、この手法はボリューム伝送の検討を許可し、回路を通して単一ニューロンからリリースされた送信機の広がりを明らかにします。また、テレピン油は、従来の薬理学を通じた接続の化学的性質を明らかにできます。テレピン油は TTX を区別しないナトリウム チャンネルの遺伝子組換え発現を可能にするモデルにおける使用に適しています。
Protocol
Representative Results
Discussion
テレピン油分析は褒め割れ特定ニューロン間のシナプスの検出を有効にする回路に使用される現在の技術です。具体的には、アプローチは広く TTX を区別しないナトリウム チャネル NaChBac ニューロンの興奮性を復元中 TTX と活動電位の沈黙によってシナプス接続を明らかにします。シナプス後イベントの監視全体セルの録音をしながら、シナプスのリリースは光刺激によって誘発されます。?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
原稿にジョシュア歌手、ジョナサン ・ シェンク、コメントに対して思いやりのある校閲者に感謝したいと思います。我々 も感謝したいベン ホワイトとハロルド法テクニックについて議論します。ジョナサン ・ シェンクは、図 3 aのデータを提供します。この作品は、ホワイト ホールの基盤助成金、QG を NIH R21 によって支えられました。
Materials
| UAS-csChrimson | Bloomington Drosophila Stock Center | 55135 | Used as a neural activator |
| UAS-NaChBac | Bloomington Drosophila Stock Center | 9466 | Resotores excitibility in cells in TTX |
| Tetrodotoxin | Tochris | 1078 | Special permission may be needed to purchase TTX as it is a controlled substance |
| all trans-Retinal | Sigma-Aldrichall trans-Retinal | R2500 | Require co-factor for channelrhodopsin |
| Weldable 321 Stainless Steel Sheet, 0.002" Thick, 10" Wide | McMaster Carr | 3254K7 | Used to make custom fly holder. Custom foil can be laser cut at pololu.com from the provided PDF file |
| Dissection Microscope | Zeiss | Stemi 2000-C | Used for dissection of preparation |
| Waxer | Almore | Eectra Waxer 66000 | Used during dissection to secure fly in foil |
| Paraffin Wax | Joann | 4917217 | Used with waxer |
| Number 5 forceps | Fine Science Tools | #5CO | Used for dissection and desheathing |
| Dissection Scissors | Fine Science Tools | 15001-08 | Used to remove parts of the cuticle during dissection |
| Tungsten wire | A-M Systems | 797500 | Use with electrolysis to make sharpened needles for dissection |
| Reciculating Peristaltic Pump | Simply Pumps (Amazon) | PM200S | for recirculating TTX |
| Speed Controller for peristaltic pump | Zitrades (Amazon) | N/A | PWM Dimming Controller For LED Lights or Ribbon, 12 Volt 8 Amp,Adjustable Brightness Light Switch Dimmer Controller DC12V 8A 96W for Led Strip Light B |
| Versa-Mount Precision Compressed Air Regulator | McMaster Carr | 1804T1 | For applying positive pressure during patching |
| Glass capilaries | World Precision Instruments | TW150F-3 | For patch pipettes |
| Multipurpose Gauge | McMaster Carr | 3846K431 | Gauge for pressure regulator |
| Electrophysiology Camera | Dage MTI | IR-1000 | Any camera that works in the IR range (850 nm) will work. You do not want to use red illumination as this can activate csChrimson |
| IR LED | Thorlabs | M850F2 | For oblique illumination |
| fiber optic for IR LED | Thorlabs | M89L01 | Couples to IR LED |
| Objective lens | Olympus 40X | LUMPlanFLN | This can be used on most microscipes and works well for visualizing fly neurons. |
| Amber LED | Thorlabs | M590L3d | For visualizing RFP and mCherry |
| Blue LED | Thorlabs | M470L3d | For visualizing GFP |
| GFP filter set | Chroma | 49011 | For visualizing GFP or stimulating channel2rhodopsin |
| Custom mCherry Filter Set | Chroma | et580/25x and t600lpxr (from the 49306 set) but with an et610lp barrier/emission optic | Use only if you wish to patch identified neurons with channel2rhodopsin |
| Dichroic to combine Amber and blue LED | Thorlabs | DMLP550R | Use only patch under mCherry and excite channel2rhodopsin with blue light. |
| Red LED | LEDSupply | Cree XPE 620 – 630 nm | Used to drive csChrimson |
| LED Driver | LEDSupply | 3021-D-E-1000 | Used to drive LEDs for optogenetic stimulation |
| Manipulator | Sutter Instruments | MP-225 | Used to position pipette during recordings |
| Patchclamp Amplifier | A-M Systems | Model 2400 | An equivalent amplifier is suitable |
| Bessel Filter | Warner Instruments | LPF 202A | Auxillary filter used to filter current trace to oscilloscope during patching. |
| Data Acquisition System | National Instruments | NI PCIe-6321 781044-01 | Used to record data from amplifier to computer |
| Connector Block – BNC Terminal BNC-2090A | National Instruments | 779556-01 | Used to connect amplifier to DAQ card. |
| Steel Foil | McMaster Carr | 3254K7 | Steel foil for custom recording chamber |
| Magnets | K&J Magnetics | D42 | To secure recording chamber to ring stand |
| 1/16" Cell Cast Acrylic Clear | Pololu | Used to make custom recording chamber. Acrylic can be laser cut at pololu.com from the provided PDF file |
Referenzen
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