שיטה לחילוץ פיגמנטים מן קלמארי<em> Doryteuthis pealeii</em
Summary
פרוטוקול להפקת פיגמנטים מן גרגרי nanostructured ב כרומטופור דיונון Doryteuthis pealeii מוצג.
Abstract
Cephalopods can undergo rapid and adaptive changes in dermal coloration for sensing, communication, defense, and reproduction purposes. These capabilities are supported in part by the areal expansion and retraction of pigmented organs known as chromatophores. While it is known that the chromatophores contain a tethered network of pigmented granules, their structure-function properties have not been fully detailed. We describe a method for isolating the nanostructured granules in squid Doryteuthis pealeii chromatophores and demonstrate how their associated pigments can be extracted in acidic solvents. To accomplish this, the chromatophore containing dermal layer is first manually isolated using a superficial dissection, and the pigment granules are removed using sonication, centrifugation, and washing cycles. Pigments confined within the purified granules are then extracted via acidic methanol solutions, leaving nanostructures with smaller diameters that are void of visible color. This extraction procedure produces a 58% yield of soluble pigments isolated from granules. Using this method, the composition of the chromatophore pigments can be determined and used to provide insight into the mechanism of adaptive coloration in cephalopods.
Introduction
דיונונים כגון דיונון, דיונון, תמנון יש את היכולת לשנות את המראה שלהם באופן דינמי עבור הסוואה ואיתות. 1-6 יכולת זו נתמכת בחלקה על ידי ההרחבה האזורית סלקטיבית של איברים פיגמנט המכונים כרומטופור. 4,7-9 כרומטופור הוא ומפעילים רכים המכילים רשת של גרגרי פיגמנט nanostructured הכלוא בתוך sacculus cytoelastic מעוגנים רדיאלית ידי סיבי שריר. 1,3 כפי שהם מופעלים, כרומטופור להרחיב ב -500% ב שטח פנים הציג הפצת גרגרי ברחבי האיברים. 3,7 , 10,11 כאשר פעולה זו מתואמת על פני מספר כרומטופור, הצבעוניות הכללית של החיה משתנית. אמנם ידוע כי גרגרי פיגמנט לתרום לשינוי הצבע הזה, הרכבן נותר עלום. אנו מתארים הליך לבודד ולטהר פיגמנטים כרומטופור אשר עשוי להיות מותאם ללימודי הלחנה בעתיד.
<p class = "jove_content"> הבידוד של גרגרי פיגמנט כרוך מיצוי רב שלבים, המגון, הליך טיהור. 3,12 רקמה המכילה כרומטופור נאספה באמצעות כריתה זהירה מן סילוניות. תהליך העיכול ויצירת הומוגניות מכן נעשה שימוש כדי לנתק את הרקמה שמסביב ולהפריד התאים כרומטופור. גרגרי nanostructured אז הם מבודדים מטוהרים מן כרומטופור הנותר באמצעות sonication חוזרת צנטריפוגה. לאחר טיהור, פיגמנטים המחולצים הגרגירים תהליך מותאמת החילוץ של צבע גלוי כנפי הפרפר באמצעות פתרונות מתנול חומצי. 13 במיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) ו spectrophotometry משמשים כדי לאשר את הפיגמנטים כרומטופור המחולצים בהצלחה באמצעות תהליך זה.שיטה זו מתארת את הבידוד של גרגרי כרומטופור המשמש לחקור את התרומות המולקולריות גoloration ב דיונונים. 12 עקירות מולקולה קטנה מחיות כולו לעתים קרובות יכול להיות תהליך ארוך ומייגע. המטרה כאן היא ליידע חוקרים עתידיים של פרוטוקול יעיל קליל לרכישת פיגמנטים מן הגרגרים nanostructured ב דיונונים.
Protocol
Representative Results
Discussion
אנחנו הוכחנו שיטה לחלץ פיגמנטים מתוך גרגרי כרומטופור דיונון. על ידי מיקוד הגרגרים במיוחד, המטרה שלנו היא לקבוע את תפקידם לתווך צבע אדפטיבית. שיטה זו בשונה מדוחות קודמים נועד לאפיין פיגמנטים סילוניות באמצעות דגימות רקמה בתפזורת 14 או מיובש בהקפאה העור 15. </p…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors gratefully acknowledge the use of facilities at the University of New Hampshire including the University Instrumentation Center. This work was supported by the University of New Hampshire, Department of Chemistry.
Materials
| Collagenase | Alfa Aesar | 9001-12-1 | No hazard |
| Dithiothreitol | Sigma-Aldrich | 3482-12-3 | Irritant, acute toxicity |
| HEPES | Sigma-Aldrich | 7365-45-9 | Mild irritant |
| Hydrochloric acid | EMD Chemicals | 7647-01-0 | Corrosive |
| k-Aspartate | Sigma-Aldrich | 1115-63-5 | Reacts violently with oxidants |
| Magnesium Chloride | Sigma-Aldrich | 7786-30-3 | Mild eye irritant |
| Methanol | Pharmco-AAPER | 67-56-1 | Highly flammable |
| Mini tablet prtoease inhibitor | Sigma-Aldrich | 469315-90-01 | Corrosive to metal and skin |
| Papain | Sigma-Aldrich | 9001-73-4 | Irritant |
References
- Bell, G. R. R., et al. Chromatophore radial muscle fibers anchor in flexible squid skin. Invertebr Biol. 132 (2), 120-132 (2013).
- Crookes, W. J., et al. Reflectins: The unusual proteins of squid reflective tissues. Science. 303 (5655), 235-238 (2004).
- Deravi, L. F., et al. The structure-function relationships of a natural nanoscale photonic device in cuttlefish chromatophores. J. R. Soc. Interface. 11 (93), 1-9 (2014).
- Mäthger, L. M., Denton, E. J., Marshall, N. J., Hanlon, R. T. Mechanisms and behavioural functions of structural coloration in cephalopods. J. R. Soc. Interface. 6 (2), 149-163 (2009).
- Mäthger, L. M., Hanlon, R. T. Anatomical basis for camouflaged polarized light communication in squid. Biol. Lett. 2 (4), 494-496 (2006).
- Mäthger, L. M., Hanlon, R. T. Malleable skin coloration in cephalopods: selective reflectance, transmission and absorbance of light by chromatophores and iridophores. Cell Tissue Res. 329 (1), 179-186 (2007).
- Cloney, R. A., Brocco, S. L. Chromatophore Organs, Reflector Cells, Iridocytes and Leucophores in Cephalopods. Amer. Zool. 23 (3), 581-592 (1983).
- Hanlon, R. T., Messenger, J. B. Adaptive coloration in young cutttlefish (Sepia officinalis L)- The morphology and development of body patterns and their relation to behaviour. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 320 (1200), 437-487 (1988).
- Sutherland, R. L., Mäthger, L. M., Hanlon, R. T., Urbas, A. M., Stone, M. O. Cephalopod coloration model. II. Multiple layer skin effects. J. Opt. Soc. Am. 25 (8), 2044-2054 (2008).
- Florey, E. Ultrastructure and function of cephalopod chromatophores. Amer. Zool. 9 (2), 429-442 (1969).
- Florey, E., Kriebel, M. E. Electrical and mechanical responses of chromatophore muscle fibers of squid, Loligo opalescens, to nerve stimulation and drugs. Z. Vergl. Physiol. 65 (1), 98-130 (1969).
- Williams, T. L., et al. Contributions of Phenoxazone-Based Pigments to the Structure and Function of Nanostructured Granules in Squid Chromatophores. Langmuir. , (2016).
- Nijhout, H. F. Ommochrome pigmentation of the linea and rosa seasonal forms of Precis coenia (Lepidoptera: Nymphalidae). Arch. Insect. Biochem. Physiol. 36 (3), 215-222 (1997).
- Van Den Branden, C., Decleir, D. A Study of the Chromatophore Pigments in the Skin of the Cephalopod Sepia Officinalis. L. Biol. Jb. Dodonaea. 44 (2), 345-352 (1976).
- Aubourg, S., Torres-Arreola, W., Trigo, M., Ezquerra-Brauer, J. Characterization of Jumbo Squid Skin Pigment Extract and its Antioxidant Potential ina Marine Oil System. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 118, (2016).
