تحليل الخلوي الحيوانات المنوية: الأعمال التحضيرية لايف والثابتة من<em> ذبابة الفاكهة</em> الخصية
Summary
وصفت وسائل لعزل وإعداد ذبابة الفاكهة الخصيتين عينات (العيش وثابتة) للتصوير من قبل على النقيض من المرحلة ومضان المجهري في هذه الوثيقة.
Abstract
ذبابة الفاكهة السوداء البطن هو نظام نموذجي القوية التي استخدمت على نطاق واسع لتوضيح مجموعة متنوعة من العمليات البيولوجية. على سبيل المثال، ساهمت الدراسات كل من الإناث والذكور خطوط الجرثومية من ذبابة الفاكهة إلى حد كبير في الفهم الحالي للالانقسام الاختزالي وكذلك بيولوجيا الخلايا الجذعية. تتوفر بروتوكولات ممتازة في الأدب لعزل والتصوير من المبيضين والخصيتين ذبابة الفاكهة 3-12. هنا، يتم وصف طرق للتشريح وإعداد الخصيتين ذبابة الفاكهة لتحليل مجهري مع مظاهرة الفيديو المرفقة. يتم عرض بروتوكول للعزل الخصيتين من البطن من الذكور البالغين وإعداد الشرائح من الأنسجة الحية لتحليلها من قبل على النقيض من المرحلة المجهري وكذلك بروتوكول لتحديد والمناعية الخصيتين لتحليلها من قبل مضان المجهري. هذه التقنيات يمكن تطبيقها في توصيف المسوخ ذبابة الفاكهة الذي يحمل دefects في الحيوانات المنوية وكذلك في تصور تعريب التحت خلوية من البروتينات.
Introduction
الخصيتين ذبابة الفاكهة هي نظام نموذج مثالي لدراسة العديد من العمليات البيولوجية بما في ذلك تنظيم الخلايا الجذعية، والانقسام الاختزالي، وتطوير الحيوانات المنوية 13-18. والخلايا المنوية ومغزل على الانتصافي كبيرة وبالتالي مريحة للتحليل الخلوي، واسترخاء نقاط التفتيش خلال دورة الخلية الحيوانات المنوية تيسير دراسة الطفرات في الجينات دورة الخلية. أنواع مختلفة من الخلايا يمكن ملاحظة التقدم في أمر على طول الخصيتين، وأي خلل في الحيوانات المنوية يمكن أن يؤدي إلى تغييرات في هذا الترتيب العام. هذه الميزات جنبا إلى جنب مع الأدوات الوراثية ذبابة الفاكهة قد سهلت تحليل طفرية من الحيوانات المنوية 21-23.
وقد تم تحديد مراحل تكوين الحيوانات المنوية ذبابة الفاكهة جيدا. خلايا سلالة الجرثومية التي تتطور بشكل متزامن داخل الخراجات بالتتابع تقدم من خلال مراحل تكوين الحيوانات المنوية على طول الخصية. خلال بوعشر والإنقسامية والانقسامات الانتصافي من الخلايا الجرثومية الذكور، يحدث الانقسام السيتوبلازمي مثل هذه غير كامل أن الخلايا الوليدة لا تزال متصلة بواسطة جسور حشوية المعروفة باسم قنوات حلقة (الشكل 1). غيض من قمية الخصية يحتوي على السكان من الخلايا الجذعية سلالة الجرثومية التي تؤدي إلى خلايا النطفة، التي تخضع لأربعة أقسام الإنقسامية مع الانقسام السيتوبلازمي غير مكتملة لتوليد الخراجات 16 خلية من الخلايا المنوية الأولية. بعد المرحلة S السابق للانتصاف، الخلايا المنوية الأولية أدخل G2، وهي فترة طويلة من النمو الذي يزيد من حجم ~ ~ الخلوية 25 أضعاف خلال 90 ساعة. التقدم من خلال الانقسام الاختزالي الأول والانقسام الاختزالي الثاني النتائج في تشكيل الخراجات 32 خلية من الخلايا المنوية الثانوية والخراجات 64 خلية من طلائع منوية فرداني، على التوالي. غير ناضجة، طلائع منوية الجولة الخضوع لإعادة عرض الخلوية واسعة لتشكيل الحيوانات المنوية الناضجة. الخلايا بعد الانتصافي، ولا سيما حزم من التمطيط وطلائع منوية ناضجة، تحتل جزءا كبيرا من حجم الخصية.
Tوقال انه نقل ناجحة من الحيوانات المنوية وظيفية لالذباب الإناث يتطلب التنسيق بين أجزاء مختلفة من الجهاز التناسلي الذكري، والتي تتألف من العديد من الهياكل تقرن (الخصيتين والحويصلات المنوية والغدد ملحق) والقناة قذفي واحد (الشكل 2). ويتم إنتاج الحيوانات المنوية داخل الخصيتين وتخزينها داخل الحويصلات المنوية حتى الجماع 24. الغدد التبعي تحتوي على خلايا إفرازية التي تنتج السائل المنوي. الحيوانات المنوية المهاجرة من الحويصلات المنوية تختلط مع السائل المنوي داخل القناة قذفي، التي يتم توصيلها إلى كل من الحويصلات المنوية والغدد التبعي. هذا الخليط من الحيوانات المنوية والسائل المنوي ويتم ضخ في نهاية المطاف للخروج من الذكور في المهبل من الإناث تطير من خلال لمبة قذفي تقع في نهاية الخلفي من البطن الذكور 25. البروتينات داخل السائل المنوي ضرورية لتخزين لفترة طويلة من الحيوانات المنوية داخل الأجهزة المتخصصة المعروفة باسم spermathecae في مندوبالمسالك roductive الإناث ذبابة الفاكهة 26.
تتوفر طرق ممتازة لعزل الخصيتين ذبابة الفاكهة والتصور من الخلايا في مراحل مختلفة من الحيوانات المنوية في الكتابات العلمية 3-12. نحن هنا لإضافة هذه الهيئة من المعرفة من خلال تقديم أمثلة من هذه البروتوكولات مع مظاهرة الفيديو المرفقة. ويستند بروتوكول لإعداد الخصيتين الحية عينات للمرحلة التباين المجهري على الطريقة الموصوفة سابقا 27. ويستند بروتوكول لتثبيت الفورمالديهايد والمناعية من الخصيتين أيضا على الطريقة الموصوفة سابقا 28. وقد استخدمت الأساليب الموصوفة هنا في العديد من الدراسات من ذبابة الفاكهة الحيوانات المنوية (على سبيل المثال، لتقييم أدوار داينين، أنيبيب المحركات الموجهة ناقص نهاية، خلال ذبابة الفاكهة الحيوانات المنوية).
بالإضافة إلى البروتوكولات الأساسية، وتقدم اقتراحات لvaryinز تشريح وذلك لإثراء للأمهات المني، الخلايا المنوية، أو الحيوانات المنوية الناضجة. طرق مختلفة لمعالجة الخصيتين بحيث الخراجات إما لا تزال سليمة أو تتعطل حسب الحاجة موصوفة. ميزة في استخدام الخصيتين ذبابة الفاكهة كنظام نموذج هو أنه، بالمقارنة مع البويضات والأجنة ذبابة الفاكهة، والأجسام المضادة والأصباغ يمكن بسهولة اختراق الخلايا التالية تشتتهم من الخصيتين، وأقل مطلوبة الخطوات الغسيل، وبالتالي، لا يمكن أن يؤديها البروتوكولات في نسبيا وقت قصير.
Protocol
Representative Results
Discussion
على الرغم من أن الخصيتين من نوع البرية الذباب يمكن تحديدها بسهولة بسبب اللون الأصفر بهم (على النقيض من الأنسجة البيضاء المجاورة)، الخصيتين متحولة من الذباب الأبيض هم من البيض، وبالتالي يمكن أحيانا أن الخلط بينه وبين القناة الهضمية. سلالات معظم المعدلة وراثيا، ا…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
فإن الكتاب أود أن أشكر مايكل اندرسون لإقامة في المختبر لي هذه الطرق المقبولة لدراسة الحيوانات المنوية مع مشورة الخبراء من كارين هيلز. H. أودا وY. أكياما-أودا قدمت بسخاء γ-تويولين-GFP تطير الأوراق المالية. وأيد هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة R01 منحة لLAL (GM074044).
Materials
| Sylgard | World Precision Instruments | SYLG184 | Two-part silicon elastomer for making silicone-coated dissection dish from Kimax Petri dish |
| PAP pen | Fisher Scientific | NC9888126 | Ted Pella #22309 |
| Clear nail protector | Wet n Wild | 7780235001 | |
| ProLong Gold Antifade Reagent with DAPI | Life Technologies | P36931 | |
| Mouse anti-gamma-tubulin antibody (clone GTU-88) | Sigma-Aldrich | T6557 | |
| Cy3-AffiniPure Goat Anti-Mouse IgG | Jackson ImmunoResearch | 115-165-003 | |
| Triton X-100 | Fisher Scientific | BP151-100 | |
| Ethanol | Fisher Scientific | AC61511-0040 | |
| Methanol | Fisher Scientific | A412-4 | |
| 16% Formaldehyde | Thermo Fisher Scientific | 28908 | |
| Sigmacote | Sigma-Aldrich | SL2 | Use according to manufacturer's directions to siliconize cover slips |
| DAPI | Sigma-Aldrich | D-9542 | 0.5 mg/ml in 75% ethanol; store at -20°C |
| NaCl | Research Products International Corp. | S23020 | |
| Na2HPO4 | Sigma-Aldrich | S9763 | |
| NaH2PO4 | Sigma-Aldrich | S0751 | |
| Kimwipes delicate task wipers | Fisher Scientific | S47299 | |
| BSA | Research Products International Corp. | A30075 | Molecular biology grade |
| Glass Coplin staining jar, screw cap | Electron Microscopy Sciences | 70315 | |
| Single frosted microscope slides | Corning | 2948-75X25 | |
| Poly-L-lysine coated microscope slides | Polysciences, Inc. | 22247-1 | Optional (to replace untreated microscope slides ) |
| Square cover glass | Corning | 2865-22 | |
| Razor blades | Fisher Scientific | 12-640 | |
| Kimax Petri dish | Fisher Scientific | S31473 | Kimble #23060 10015 EMD |
| Forceps | Dumont | 52100-51S | Pattern 5 INOX |
| Name of Equipment | Company | ||
| Stemi 2000-CS stereoscope | Carl Zeiss | ||
| Eclipse 80i | Nikon | ||
| Plan-Fluor 40x objective | Nikon | ||
| Axiophot | Carl Zeiss | ||
| Plan-Neofluar Ph2 40x objective | Carl Zeiss |
References
- McKim, K. S., Joyce, E. F., Jang, J. K. Cytological analysis of meiosis in fixed Drosophila ovaries. Methods Mol. Biol. 558, 197-216 (2009).
- Weil, T. T., Parton, R. M., Davis, I. Preparing individual Drosophila egg chambers for live imaging. J. Vis. Exp. , (2012).
- Bonaccorsi, S., Giansanti, M. G., Cenci, G., Gatti, M., Sullivan, W., Ashburner, M., Hawley, R. S. . Drosophila Protocols. , 87-109 (2000).
- Bonaccorsi, S., Giansanti, M. G., Cenci, G., Gatti, M. Immunostaining of Drosophila testes. Cold Spring Harb. Protoc.. 2011, 1273-1275 (2011).
- Bonaccorsi, S., Giansanti, M. G., Cenci, G., Gatti, M. Methanol-acetone fixation of Drosophila testes. Cold Spring Harb. Protoc.. 2011, 1270-1272 (2011).
- Bonaccorsi, S., Giansanti, M. G., Cenci, G., Gatti, M. Preparation of live testis squashes in Drosophila. Cold Spring Harb. Protoc.. 2011, (2011).
- Bonaccorsi, S., Giansanti, M. G., Cenci, G., Gatti, M. Formaldehyde fixation of Drosophila testes. Cold Spring Harb. Protoc.. 2012, (2012).
- Bonaccorsi, S., Giansanti, M. G., Cenci, G., Gatti, M. Paraformaldehyde fixation of Drosophila testes. Cold Spring Harb. Protoc.. 2012, 102-104 (2012).
- Bonaccorsi, S., Giansanti, M. G., Cenci, G., Gatti, M. F-actin staining of Drosophila testes. Cold Spring Harb. Protoc.. 2012, 105-106 (2012).
- Kibanov, M. V., Kotov, A. A., Olenina, L. V. Multicolor fluorescence imaging of whole-mount Drosophila testes for studying spermatogenesis. Anal. Biochem. 436, 55-64 (2013).
- Singh, S. R., Hou, S. X. Immunohistological techniques for studying the Drosophila male germline stem cell. Methods Mol. Biol. 450, 45-59 (2008).
- Zamore, P. D., Ma, S. Isolation of Drosophila melanogaster Testes. J. Vis. Exp. (2641), (2011).
- de Cuevas, M., Matunis, E. L. The stem cell niche: lessons from the Drosophila testis. Development. 138, 2861-2869 (2011).
- Fabian, L., Brill, J. A. Drosophila spermiogenesis: Big things come from little packages. Spermatogenesis. 2, 197-212 (2012).
- Giansanti, M. G., Sechi, S., Frappaolo, A., Belloni, G., Piergentili, R. Cytokinesis in Drosophila male meiosis. Spermatogenesis. 2, 185-196 (2012).
- Matunis, E. L., Stine, R. R., de Cuevas, M. Recent advances in Drosophila male germline stem cell biology. Spermatogenesis. 2, 137-144 (2012).
- McKee, B. D., Yan, R., Tsai, J. H. Meiosis in male Drosophila. Spermatogenesis. 2, 167-184 (2012).
- Zoller, R., Schulz, C. The Drosophila cyst stem cell lineage: Partners behind the scenes. Spermatogenesis. 2, 145-157 (2012).
- Cenci, G., Bonaccorsi, S., Pisano, C., Verni, F., Gatti, M. Chromatin and microtubule organization during premeiotic, meiotic and early postmeiotic stages of Drosophila melanogaster spermatogenesis. J. Cell Sci.. 107, 3521-3534 (1994).
- Rebollo, E., Gonzalez, C. Visualizing the spindle checkpoint in Drosophila spermatocytes. EMBO Rep. 1, 65-70 (2000).
- Castrillon, D. H., et al. Toward a molecular genetic analysis of spermatogenesis in Drosophila melanogaster: characterization of male-sterile mutants generated by single P element mutagenesis. Genetics. 135, 489-505 (1993).
- Giansanti, M. G., et al. Genetic dissection of meiotic cytokinesis in Drosophila males. Mol. Biol. Cell. 15, 2509-2522 (2004).
- Wakimoto, B. T., Lindsley, D. L., Herrera, C. Toward a comprehensive genetic analysis of male fertility in Drosophila melanogaster. Genetics. 167, 207-216 (2004).
- Fuller, M. T., Bate, M., Martinez-Arias, A. . The Development of Drosophila melanogaster. , 71-147 (1993).
- Wolfner, M. F. Tokens of love: functions and regulation of Drosophila male accessory gland products. Insect Biochem. Mol. Biol. 27, 179-192 (1997).
- Tram, U., Wolfner, M. F. Male seminal fluid proteins are essential for sperm storage in Drosophila melanogaster. Genetics. 153, 837-844 (1999).
- Kemphues, K. J., Raff, E. C., Raff, R. A., Kaufman, T. C. Mutation in a testis-specific beta-tubulin in Drosophila: analysis of its effects on meiosis and map location of the gene. Cell. 21, 445-451 (1980).
- Gunsalus, K. C., et al. Mutations in twinstar, a Drosophila gene encoding a cofilin/ADF homologue, result in defects in centrosome migration and cytokinesis. J. Cell Biol. 131, 1243-1259 (1995).
- Anderson, M. A., et al. Asunder is a critical regulator of dynein-dynactin localization during Drosophila spermatogenesis. Mol. Biol. Cell. 20, 2709-2721 (2009).
- Sitaram, P., Anderson, M. A., Jodoin, J. N., Lee, E., Lee, L. A. Regulation of dynein localization and centrosome positioning by Lis-1 and asunder during Drosophila spermatogenesis. Development. 139, 2945-2954 (2012).
- Martins, A. R., Machado, P., Callaini, G., Bettencourt-Dias, M. Microscopy methods for the study of centriole biogenesis and function in Drosophila. Methods in cell biology. 97, 223-242 (2010).
- Maimon, I., Gilboa, L. Dissection and staining of Drosophila larval ovaries. J. Vis. Exp. (10), (2011).
- Gonzalez, C., Casal, J., Ripoll, P. Relationship between chromosome content and nuclear diameter in early spermatids of Drosophila melanogaster. Genet. Res. 54, 205-212 (1989).
- Liebrich, W. The effects of cytochalasin B and colchicine on the morphogenesis of mitochondria in Drosophila hydei during meiosis and early spermiogenesis. An in vitro study. Cell Tissue. Res. 224, 161-168 (1982).
- Wong, R., et al. PIP2 hydrolysis and calcium release are required for cytokinesis in Drosophila spermatocytes. Curr. Biol. 15, 1401-1406 (2005).
- Brand, A. H., Perrimon, N. Targeted gene expression as a means of altering cell fates and generating dominant phenotypes. Development. 118, 401-415 (1993).
- White-Cooper, H. Tissue cell type and stage-specific ectopic gene expression and RNAi induction in the Drosophila testis. Spermatogenesis. 2, 11-22 (2012).
- Rebollo, E., Llamazares, S., Reina, J., Gonzalez, C. Contribution of noncentrosomal microtubules to spindle assembly in Drosophila spermatocytes. PLoS Biol. 2, (2004).
- Cheng, J., Hunt, A. J. Time-lapse live imaging of stem cells in Drosophila testis. Curr. Protoc. Stem Cell. Biol.. 2, 10-1002 (2009).
- Sheng, X. R., Matunis, E. Live imaging of the Drosophila spermatogonial stem cell niche reveals novel mechanisms regulating germline stem cell output. Development. 138, 3367-3376 (2011).
- Belloni, G., et al. Mutations in Cog7 affect Golgi structure, meiotic cytokinesis and sperm development during Drosophila spermatogenesis. J. Cell Sci. 125, 5441-5452 (2012).
- Moon, S., Cho, B., Min, S. H., Lee, D., Chung, Y. D. The THO complex is required for nucleolar integrity in Drosophila spermatocytes. Development. 138, 3835-3845 (2011).
- Wang, Z., Mann, R. S. Requirement for two nearly identical TGIF-related homeobox genes in Drosophila spermatogenesis. Development. 130, 2853-2865 (2003).
