RNAi mediada Doble derribo Gene y medición percepción gustativa de las abejas (<em> Apis mellifera</em>)
Summary
En este protocolo, se describen dos estrategias que simultáneamente suprimen dos genes (genes desmontables doble) en las abejas de miel. A continuación te presentamos cómo utilizar la respuesta de extensión probóscide (PER) de ensayo para estudiar el efecto de la caída de dos genes de la miel de abeja percepción gustativa.
Abstract
Este vídeo muestra novedosas técnicas de interferencia de ARN (RNAi), que regulan negativamente dos genes simultáneamente en las abejas que utilizan inyecciones de ARN de doble cadena (dsRNA). También se presenta un protocolo de respuesta de extensión proboscis (POR) de ensayo para la medición de la percepción gustativa.
RNAi mediada desmontables gen es una técnica eficaz disminuyendo la expresión del gen diana. Esta técnica se utiliza generalmente para la sola manipulación genética, pero tiene limitaciones para detectar las interacciones y los efectos conjuntos entre genes. En la primera parte de este video, se presentan dos estrategias para tumbar al mismo tiempo dos genes (llamados genes desmontables dobles). Mostramos ambas estrategias son capaces de suprimir de forma eficaz dos genes, vitelogenina (VG) y ultraspiracle (USP), que están en un bucle de retroalimentación reguladora. Este enfoque caída doble gen se puede utilizar para diseccionar interrelaciones entre los genes y se puede aplicar fácilmente endiferentes especies de insectos.
La segunda parte de este video es una muestra de ensayo de respuesta de extensión probóscide (PER) en las abejas de miel después de que el tratamiento de la caída de dos genes. El ensayo PER es una prueba estándar para medir la percepción gustativa de las abejas, que es un indicador clave de la rapidez con la maduración del comportamiento de una abeja es. Mayor percepción gustativa de las abejas nido indica el creciente desarrollo de la conducta que a menudo se asocia con una edad más temprana de inicio de la búsqueda de alimento y forraje especialización en el polen. Además, por ensayo se puede aplicar para identificar estados metabólicos de saciedad o hambre en las abejas de miel. Por último, por ensayo en combinación con el emparejamiento diferentes estímulos de olor para el acondicionamiento de las abejas también es ampliamente utilizado para el aprendizaje y la memoria en los estudios de las abejas de miel.
Introduction
Interferencia de ARN (ARNi) es basado en post-transcripcional silenciamiento génico de ARN, que se produce en una amplia variedad de organismos eucariotas. El proceso de ARNi se desencadena por precursores de ARN de doble cadena endógenos o exógenos (dsRNA). El ARN de doble cadena activa la proteína Dicer ribonucleasa que se une y corta el dsRNA a pequeños fragmentos (20-25 pb). A continuación, los pequeños fragmentos de la guía de dsRNA un reconocimiento y la escisión de los ARNm complementarios por las proteínas Argonaute, un componente de catalizador de complejo de silenciamiento inducido por ARN (RISC) 1. En los mamíferos, ARN de doble cadena de más de 30 nt, activan una respuesta antiviral (respuesta de interferón, IFN) que conduce a la degradación no específica de transcripciones de ARN 2. Sin embargo, ARN de doble cadena larga han demostrado ser eficaces y específicos en los insectos ya que existe una falta de este IFN 3.
DsRNAs han sido utilizados para la regulación a la baja de los genes diana de diferentes especies de insectos. Las abejas son uno de los pionorganismos de insectos eer en el que las funciones de muchos genes importantes en el desarrollo y el comportamiento se han puesto de manifiesto mediante el uso de ARN de doble cadena 4,5. Varios métodos de entrega dsRNA se han realizado en las abejas melíferas: dsRNA alimentación regula a la baja de manera eficiente expresión del gen diana en la miel larvas de abeja 6, mientras que la inyección de dsRNA es un método eficaz para la caída de genes en embriones de abejas 4 y abejas adultas 7,8.
Efectos de derribo Gene exhibidos por la aplicación de dsRNA a los insectos son transitorios y localizados. Los estudios han demostrado que ambas inyecciones dsRNA abdominales y torácicos inyecciones dsRNA suprimen eficazmente la expresión de genes diana en las células abdominales de grasa corporal de los insectos 9,10. DsRNA se inyecta en las cavidades abdominales y torácicas y las células de grasa corporal son capaces de asumir el dsRNA de la hemolinfa donde las células están bañadas 10. Sin embargo, los genes en otros órganos, como los ovarios y el cerebro, no pueden ser dirigidos por cualquierainyecciones abdominales o torácicas. Con el fin de orientar los genes en la miel de abeja cerebro, también se ha realizado la inyección de dsRNA cerebro, lo que influye efectivamente expresión del gen diana en las zonas locales del cerebro 11. Aquí, sólo documentamos dsRNA inyección abdominal que es más comúnmente utilizado en las abejas adultas.
ARNi ha sido utilizado principalmente para llegar a un solo gen y ha sido una herramienta poderosa para revelar la función del gen. Sin embargo, cualquier gen no está aislado de los demás, es en redes reguladoras complejas. Una clave para entender un proceso biológico es diseccionar cómo los genes interactúan entre sí, lo que requiere manipulaciones simultáneas de múltiples genes en lugar de un único gen desmontables. En líneas celulares de mamíferos, los científicos han logrado inhibir simultáneamente dos o tres genes mediante el uso de sistemas de suministro de 12 o multi-microRNA (miRNA) diseños horquilla 13. Pero en los insectos, múltiples caídas de genes todavía no probado. En este sentido, Presenestrategias de inyección diferentes t que puede alcanzar una caída de dos genes. Nos dirigimos a dos genes: vitelogenina (VG) que codifica un precursor de proteína de yema de huevo, y ultraspiracle (USP) que codifica un receptor putativo de la hormona juvenil (JH) y puede servir como un factor de transcripción mediación de las respuestas a JH 14 en las abejas de miel. Vg y JH regulan entre sí en un circuito de retroalimentación 15 y están involucrados en la miel de abeja comportamiento regla 9. Con el derribo de dos genes, nos perturban tanto Vg y las vías de JH, y descubrir cómo afectan conjuntamente comportamiento de las abejas de miel y la fisiología y cómo vg, USP y JH interactúan 9.
Percepción gustativa es un predictor del comportamiento de la miel de abeja comportamiento social 16. En términos de desarrollo de comportamiento, las abejas nido con alta percepción gustativa conducta madura rápido, y por lo general forraje temprano en la vida y prefieren recoger el polen 16,17. Aunque m reglamentarioechanisms subyacen a la percepción gustativa aún no están claros, los estudios han demostrado que la percepción gustativa está relacionada con metabolismos energéticos internos 9, la secreción hormonal 18,19 y biogenética amina dirigen a las vías 20. Tanto Vg y JH son importantes reguladores hormonales modulación de la percepción gustativa 7,21. En el laboratorio, una variación de la percepción gustativa en las abejas de miel puede ser evaluada probando la respuesta de extensión proboscis (PER) a diferentes soluciones de sacarosa. Cada abeja se prueba tocando tanto sus antenas con una gotita de agua, seguido por una serie ascendente concentración de 0,1, 0,3, 1, 3, 10, 30% de sacarosa. Una respuesta positiva se observó si una abeja se extiende completamente sus trompa cuando una gota de agua o sacarosa se toca para cada antena. Basado en el número de respuestas positivas a las soluciones, el nivel de la percepción gustativa de cada individuo se puede determinar 16. Sin embargo, la aplicación del POR no está limitada a la medición de gpercepción ustatory. El PER es también un método eficaz para poner a prueba el estado metabólico de las abejas, tales como el hambre saciedad vs. Las abejas con una mayor respuesta a la sacarosa tienen más hambre en general (Wang y Amdam, datos no publicados). Por otra parte, el paradigma POR también se puede utilizar en el aprendizaje y la memoria asociativa en las abejas de miel. En este caso las abejas serán entrenados para asociar la presencia de agua de sacarosa con un olor. Cuando las abejas aprenden la asociación, sólo la presencia del olor puede evocar una respuesta positiva trompa sin recompensar con la sacarosa 22,23. En este vídeo, se muestra cómo realizar PER para evaluar la percepción gustativa que se ha conectado con vg y usp doble caída en un estudio anterior 9.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nuestro estudio es el primer intento de tumbar al mismo tiempo dos genes en los insectos adultos. Nuestros resultados muestran que las dos estrategias de dsRNA inyecciones (inyección única y de inyección de dos días) son eficaces para la supresión génica doble, simultánea y silenciamiento de los genes de VG y la USP pueden ser probados 6 días después de las inyecciones de dsRNA en abejas 8,9. Sin embargo, el gen de la eficacia caída varía en las diferentes especies de insectos seg…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores desean agradecer a Erin Fennern para ayudar experimento. Este trabajo fue financiado por el Consejo de Investigación de Noruega (180.504, 185.306 y 191.699), PEW Charitable Trust y el Instituto Nacional sobre el Envejecimiento (NIA P01 AG22500).
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| GE Healthcare PCR beads in 96 well plate | GE Healthcare | 27-9557-01 | |
| QIAquick PCR purification kit | Qiagen | 28104 | |
| RiboMax T7 RNA production system | Promega | P1300 | |
| Trizol LS | Invitrogen | 10296028 | |
| Chloroform:Isoamyl alcohol 24:1 | Sigma-Aldrich | C0549 | |
| isopropyl alcohol | Sigma-Aldrich | I9516 | |
| Hamilton micro syringe | Hamilton | 80301 | |
| 30G BD disposable needles | BD Biosciences | 305106 | |
| Sucrose | Sigma-Aldrich | 84097 | |
| 1 ml Syringe | BD Biosciences | 30960 | |
| Stereo dissection microscope | Leica Microsystems | S6D | |
| Insect pins | Fine Science Tools | 26000-25 | |
| Wax plate |
References
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