Nahrungsergänzung von mehrfach ungesättigten Fettsäuren<em> Caenorhabditis elegans</em
Summary
<em> Caenorhabditis ele </ em> ist ein nützliches Modell, um die Funktionen der mehrfach ungesättigten Fettsäuren in der Entwicklung und Physiologie zu erforschen. Dieses Protokoll beschreibt ein effizientes Verfahren zur Ergänzung des <em> C. elegans </ em> Ernährung mit mehrfach ungesättigten Fettsäuren.
Abstract
Fettsäuren sind für eine Vielzahl von Zellfunktionen unerlässlich. Sie dienen als effiziente Energiespeichermoleküle bilden den hydrophoben Kern von Membranen, und beteiligen sich an verschiedenen Signalwege. Caenorhabditis elegans synthetisiert alle notwendigen Enzyme, um eine Reihe von Omega-6-und Omega-3-Fettsäuren zu produzieren. Dies, kombiniert mit der einfachen Anatomie und Umfang der verfügbaren genetischen Werkzeugen, machen es zu einem attraktiven Modell zur Fettsäure-Funktion zu untersuchen. Um die genetischen Ursachen, die die physiologischen Wirkungen von Nahrungsfettsäuren vermitteln zu untersuchen, haben wir ein Verfahren, um die C ergänzen entwickelten elegans Diät mit ungesättigten Fettsäuren. Nahrungsergänzung ist ein wirksames Mittel, um die Fettsäurezusammensetzung von Würmern zu ändern und kann auch verwendet werden, um Defekte in Fettsäure-Mutanten zu retten. Unsere Methode verwendet Nematoden Wachstumsmedium-Agar (NGM) mit Fett acidsodium Salze ergänzt. Die Fettsäuren in den Platten ergänzt werden InkorporationTED in den Membranen der Bakterienlebensmittelquelle, die dann von der C aufgenommen elegans ergänzt, die auf den Bakterien ernähren. Wir beschreiben auch ein Gaschromatographie-Protokoll, um die Veränderungen in der Fettsäurezusammensetzung, die ergänzt Würmer auftreten überwachen. Dies ist eine effiziente Möglichkeit, die Diäten von großen und kleinen Populationen von C. ergänzen elegans, so dass für eine Reihe von Anwendungen für diese Methode.
Introduction
Fettsäuren sind wesentliche strukturelle Bestandteile von Membranen sowie effiziente Energiespeichermolekülen. Zusätzlich können Fettsäuren aus Zellmembranen durch Lipasen gespalten werden und enzymatisch modifiziert, um Signalisierungs Effektoren 1 herzustellen. Natürlich vorkommenden mehrfach ungesättigten Fettsäuren (PUFAs) zwei oder mehr cis-Doppelbindungen. Die Omega-3-Fettsäuren und die Omega-6-Fettsäuren sind voneinander unterscheiden, basierend auf den Positionen der Doppelbindungen in Bezug auf die Methylende der Fettsäure. Gesunde Ernährung benötigen sowohl Omega-6 und Omega-3-Fettsäuren. Allerdings sind westliche Ernährung besonders reich an Omega-6-Fettsäuren und arm an Omega-3-Fettsäuren. Eine Omega-6-zu Omega-3-Fettsäure-Verhältnis mit einem erhöhten Risiko von kardiovaskulären und entzündlichen Krankheiten, jedoch werden die genauen positiven und negativen Funktionen bestimmter Fettsäuren nicht gut verstanden 2 verbunden. Die Fadenwurm Caenorhabditis elens ist nützlich bei der Untersuchung Fettsäure-Funktion, weil sie synthetisiert alle notwendigen Enzyme, um eine Reihe von Omega-6 und Omega-3-Fettsäuren, mit einem Omega-3-Desaturase, eine Aktivität, die bei den meisten Tieren 3,4 fehlt erzeugen. Mutanten, denen Fettsäure-Desaturase-Enzyme nicht auf spezifische PUFAs produzieren, was zu einer Reihe von Entwicklungs-und neurologische Defekte 6.4.
Um die physiologischen Wirkungen von Nahrungsfettsäuren zu studieren, haben wir eine biochemische Assays mit genetischen Analyse entwickelt kompatibel mit sowohl Mutante und RNAi-Knockdown-Techniken in C. elegans. Ergänzung mit spezifischen PUFAs durch Zugabe einer Fettsäure-Natriumsalz-Lösung auf die Agar-Medium vor dem Gießen erreicht. Dies resultiert in PUFA-Aufnahme durch den E. coli Nahrungsquelle, wo es in den Bakterienmembranen ansammelt. C elegans einnehmen PUFA-haltigen Bakterien, und diese Nahrungsergänzung ist ausreichend, um die schad rettents von PUFA-defizienten Mutanten. Ergänzung der meisten Fettsäuren hat keine nachteiligen Auswirkungen auf Wildtyp-Tiere, jedoch bestimmte Omega-6-Fettsäuren, insbesondere Dihomo-Gamma-Linolensäure (DGLA 20:3 n-6) zu einer dauerhaften Zerstörung von C. elegans Keimzellen 7,8.
Gaschromatographie verwendet wird, um die Aufnahme des ergänzten Fettsäure in der bakteriellen Nahrungsquelle (entweder OP50 oder HT115) sowie in der Nematoden zu überwachen. Die Zugabe der Waschmittel Tergitol (NP-40) in den Medien ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der Fettsäuren durch die gesamte Platte und effiziente Aufnahme der Fettsäuren durch die E. coli und die Nematoden. Wir haben gefunden, daß ungesättigte Fettsäuren leicht von Bakterien und C aufgenommen elegans, aber die Aufnahme von gesättigten Fettsäuren ist viel weniger effizient. Dieser Artikel beschreibt Schritt für Schritt, wie Sie die Agar-Medien mit Fettsäuren zu ergänzen, als auch, wie man die Fettsäureaufnahme in th überwachenE Nematoden mittels Gaschromatographie.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hier beschreiben wir ein Verfahren zur Ergänzung von C. elegans mit ungesättigten Fettsäuren. Wie oben erwähnt, muß bei der Herstellung von PUFA ergänzt Platten genommen werden, da die reaktive Natur der Doppelbindungen in PUFAs bewirkt diese Fettsäuren oxidationsempfindlich sein, durch Hitze und Licht 11. Um Oxidation zu vermeiden, ist es wichtig, die PUFA zu dem flüssigen Agar-Medium hinzugefügt, nachdem das Medium auf 55 ° C und speichert Platten in einer dunklen Umgebung gekühlt.
<…Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir danken Chris Webster für die Durchführung der Vorversuche in Abbildung 3 der repräsentativen Ergebnisse und Jason Watts und Chris Webster gezeigt für hilfreiche Kommentare zum Manuskript. Die Finanzierung für diese Studie wurde unterstützt durch einen Zuschuss von der National Institutes of Health (USA) (R01DK074114), um JLW Verfügung gestellt. Einige Nematodenstämmen in dieser Arbeit verwendet wurden vom Caenorhabditis Genetics Center, die von der NIH Office of Research Infrastructure Programme (P40 OD010440) gefördert wird.
Materials
| Bacto-Agar | Difco | 214010 | |
| Tryptone | Difco | 211705 | |
| NaCl | J.T. Baker | 3624-05 | |
| Tergitol | Sigma | NP40S-500mL | |
| Cholesterol | Sigma | C8667-25G | (5 mg/mL in ethanol) |
| MgSO4 | J.T. Baker | 2504-01 | |
| CaCl2 | J.T. Baker | 1311-01 | |
| K2HPO4 | J.T. Baker | 3254-05 | |
| KH2PO4 | J.T. Baker | 3246-05 | |
| Sodium dihomogamma linolenate | NuCHEK | S-1143 | |
| Warm sterile Millipore water | |||
| Sterile water for collecting worms | |||
| Nuclease-free Water for DGLA stock solution | Ambion | AM9932 | |
| Ampicillin | Fisher Scientific | BP1760-25 | 100 mg/ml in water (for RNAi plates) |
| Isopropyl-beta-D-thiogalactopyranoside (IPTG) | Gold Biotechnology | 12481C100 | 1 M in water (for RNAi plates) |
| HSO4 | J.T. Baker | 9681-03 | |
| Methanol | Fisher Scientific | A452-4 | |
| Hexane | Fisher Scientific | H302-4 | |
| diamindinophenylindole (DAPI) | Sigma | D9542 | |
| VectaShield | Vector Laboratories | H-1000 | |
| Glass Flask | Corning | 4980-2L | |
| Autoclaveable Glass bottles with stirbars | Fisherbrand | FB-800 | |
| Autoclaveable Glass Graduated Cylinder | Fisherbrand | 08-557 | |
| Stir Plate | VWR | 97042-642 | |
| Waterbath at 55+ °C | Precision Scientific Inc. | 66551 | |
| Screwcap Brown Glass Vial | Sun SRI | 200 494 | |
| Argon gas tank | |||
| Automated Pipette aid | Pipette-Aid | P-90297 | |
| Sterile Serological Pipettes (25 ml) | Corning | 4489 | |
| Bunsen Burner | VWR | 89038-534 | |
| Dissection microscope | Leica | TLB3000 | |
| Silanized glass tube | Thermo Scientific | STT-13100-S | for FAMEs derivitization |
| PTFE Screw caps | Kimble-Chase | 1493015D | |
| Clinical tabletop centrifuge | IEC | ||
| GC Crimp Vial | SUN SRi | 200 000 | |
| GC Vial Insert | SUN SRi | 200 232 | |
| GC Vial cap | SUN SRi | 200 100 | |
| Gas Chromatograph | Agilent | 7890A | |
| Mass Spectrometry Detector | Agilent | 5975C | |
| Column for gas chromatography | Suppelco | SP 2380 | 30 m x 0.25 mm fused silica capillary column |
References
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