遺伝的にコードされたカルシウムセンサーを発現する鋤鼻器のスライス標本のイメージング神経細胞応答
Summary
The vomeronasal organ (VNO) detects intraspecies chemical signals that convey social and reproductive information. We have performed Ca2+ imaging experiments using transgenic mice expressing G-CaMP2 in VNO tissue. This approach allows us to analyze the complicated response patterns of the vomeronasal neurons to large numbers of pheromone stimuli.
Abstract
鋤鼻器官（VNO）は、同じ種の1,2内の個人の、社会的な性と生殖に関するステータスに関する情報を運ぶ化学的感覚信号を検出します。これらの種内の信号を、フェロモンだけでなく、いくつかの捕食者3からの信号は、特異性と感度4の高レベルの鋤鼻感覚ニューロンを（VSNを）活性化する。 G -タンパク質共役型受容体、V1R、V2RとFPR 5月14日 、の少なくとも三つの異なるファミリーは化学的感覚手がかりの検出を仲介するVNOニューロンに発現されています。フェロモン情報はVNOによってエンコードされている方法を理解するために、それは様々な刺激に個々のVSNの応答プロファイルを分析し、これらの応答を仲介する特異的な受容体を識別することが重要です。
VNOのneuroepitheliaは、鋤骨のペアで囲まれています。 VNOの半盲管状の構造は、接続する1つの開放端を（鋤鼻ダクト）がある鼻腔。 VSNをはフェロモン手がかりが樹状ノブで発現する受容体と接触しているVNO、の内腔部分にその樹状突起を延長する。 VSNの細胞体は、頂端及び基底層にそれぞれ6-8を発現しV1RとV2Rを持つ擬似成層を形成する。いくつかの技術が感覚刺激4,12,15-19へのVSNの応答を監視するために利用されている。これらの技術の中で、急性スライス標本では、いくつかの利点を提供しています。最初に、解離VSNを3,17と比較して、スライス標本は、それらのネイティブ形態の神経細胞と細胞の樹状突起が比較的そのまま滞在を維持。第二に、VSNの細胞体は、全体の上皮およびホールマウント標本12,20に比べて電気生理学的試験とイメージング実験を可能にするVNOの冠状スライスに簡単にアクセスできます。第三に、このメソッドは、受容体の同定を可能にするために、分子クローニング技術と組み合わせることができます。
感覚刺激が強いのCa 2受容体の活性化4,21の指標であるVSNをで+流入を誘発する。そこで我々は、トランスジェニックマウスを開発しているVSNを15,22を含む嗅覚ニューロンにおける発現するG – CaMP2。感度とプローブの遺伝的性質が大幅にCa 2 +動態のイメージング実験を促進する。このメソッドは、以前の研究4,21で使用される染料ロードプロセスを排除しています。我々はまた、VNOのスライスに様々な刺激の応用を可能にするリガンドの配信システムを採用しています。 2つの手法の組み合わせは、私たちは刺激の大きい数字に対応して同時に複数のニューロンを監視することができます。最後に、我々は画像処理を支援するための半自動解析パイプラインを確立している。
Protocol
Discussion
鋤鼻受容体（VRS）の大半は、デュラックとアクセル5で、その発見以来、オーファン受容体として残る。これらの化学感覚受容体と動物の行動を媒介に自らの役割のためのフェロモンリガンドについてはよくわかっていない。今までは、リガンド/受容体の1ペアのみ、ESP1ペプチドおよびその同族体、Vmn2r116（V2Rp5）は、識別し、特定の社会的な情報19,23を伝えることが示されて?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank Andrea Moran together with members of Lab Animal Service Facility (LASF) at Stowers Institute for their excellent support on animal husbandry and technical services. This work is supported by funding from Stowers Institute and the NIH (NIDCD 008003) to CRY. The content is solely the responsibility of the authors and does not necessarily represent the official views of the National Institute on Deafness and Other Communication Disorders or the National Institutes of Health. U.S. patent pending for the tetO-G-CaMP2 mice for Stowers Institute, CRY and LM.
References
- Birch, M. C. . Pheromones. , (1974).
- Wyatt, T. D. Pheromones and animal behaviour : communication by smell and taste. , (2003).
- Papes, F., Logan, D. W., Stowers, L. The vomeronasal organ mediates interspecies defensive behaviors through detection of protein pheromone homologs. Cell. 141, 692-703 (2010).
- Leinders-Zufall, T. Ultrasensitive pheromone detection by mammalian vomeronasal neurons. Nature. 405, 792-796 (2000).
- Dulac, C., Axel, R. A novel family of genes encoding putative pheromone receptors in mammals. Cell. 83, 195-206 (1995).
- Herrada, G., Dulac, C. A novel family of putative pheromone receptors in mammals with a topographically organized and sexually dimorphic distribution. Cell. 90, 763-773 (1997).
- Matsunami, H., Buck, L. B. A multigene family encoding a diverse array of putative pheromone receptors in mammals. Cell. 90, 775-784 (1997).
- Ryba, N. J., Tirindelli, R. A new multigene family of putative pheromone receptors. Neuron. 19, 371-379 (1997).
- Pantages, E., Dulac, C. A novel family of candidate pheromone receptors in mammals. Neuron. 28, 835-845 (2000).
- Zhang, X., Rodriguez, I., Mombaerts, P., Firestein, S. Odorant and vomeronasal receptor genes in two mouse genome assemblies. Genomics. 83, 802-811 (2004).
- Liberles, S. D. Formyl peptide receptors are candidate chemosensory receptors in the vomeronasal organ. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 106, 9842-9847 (2009).
- Riviere, S., Challet, L., Fluegge, D., Spehr, M., Rodriguez, I. Formyl peptide receptor-like proteins are a novel family of vomeronasal chemosensors. Nature. 459, 574-577 (2009).
- Yang, H., Shi, P., Zhang, Y. P., Zhang, J. Composition and evolution of the V2r vomeronasal receptor gene repertoire in mice and rats. Genomics. 86, 306-315 (2005).
- Rodriguez, I., Punta, D. e. l., Rothman, K., Ishii, A., T, ., Mombaerts, P. Multiple new and isolated families within the mouse superfamily of V1r vomeronasal receptors. Nat. Neurosci. 5, 134-140 (2002).
- He, J., Ma, L., Kim, S., Nakai, J., Yu, C. R. Encoding gender and individual information in the mouse vomeronasal organ. Science. 320, 535-538 (2008).
- Holy, T. E., Dulac, C., Meister, M. Responses of vomeronasal neurons to natural stimuli. Science. 289, 1569-1572 (2000).
- Chamero, P. Identification of protein pheromones that promote aggressive behaviour. Nature. 450, 899-902 (2007).
- Leinders-Zufall, T., Ishii, T., Mombaerts, P., Zufall, F., Boehm, T. Structural requirements for the activation of vomeronasal sensory neurons by MHC peptides. Nat. Neurosci. 12, 1551-1558 (2009).
- Kimoto, H., Haga, S., Sato, K., Touhara, K. Sex-specific peptides from exocrine glands stimulate mouse vomeronasal sensory neurons. Nature. 437, 898-901 (2005).
- Holekamp, T. F., Turaga, D., Holy, T. E. Fast three-dimensional fluorescence imaging of activity in neural populations by objective-coupled planar illumination microscopy. Neuron. 57, 661-672 (2008).
- Leinders-Zufall, T. MHC class I peptides as chemosensory signals in the vomeronasal organ. Science. 306, 1033-1037 (2004).
- He, J. Distinct signals conveyed by pheromone concentrations to the mouse vomeronasal organ. J. Neurosci. 30, 7473-7483 (2010).
- Haga, S. The male mouse pheromone ESP1 enhances female sexual receptive behaviour through a specific vomeronasal receptor. Nature. 466, 118-122 (2010).
- Boschat, C. Pheromone detection mediated by a V1r vomeronasal receptor. Nat. Neurosci. 5, 1261-1262 (2002).
- Hendel, T. Fluorescence changes of genetic calcium indicators and OGB-1 correlated with neural activity and calcium in vivo and in. 28, 7399-7411 (2008).
- Pologruto, T. A., Yasuda, R., Svoboda, K. Monitoring neural activity and [Ca2+] with genetically encoded Ca2+ indicators. J. Neurosci. 24, 9572-9579 (2004).
- Jayaraman, V., Laurent, G. Evaluating a genetically encoded optical sensor of neural activity using electrophysiology in intact adult fruit flies. Front Neural Circuits. 1 (3), (2007).
- Tian, L. Imaging neural activity in worms, flies and mice with improved GCaMP calcium indicators. Nat. Methods. 6, 875-881 (2009).
