Smag Preference Assay for Voksen<em> Drosophila</em
Summary
Taste is an important sensory process which facilitates attraction to beneficial substances and avoidance of toxic substances. This protocol describes a simple ingestion assay for determining Drosophila gustatory preference for a given chemical compound.
Abstract
Olfactory and gustatory perception of the environment is vital for animal survival. The most obvious application of these chemosenses is to be able to distinguish good food sources from potentially dangerous food sources. Gustation requires physical contact with a chemical compound which is able to signal through taste receptors that are expressed on the surface of neurons. In insects, these gustatory neurons can be located across the animal’s body allowing taste to play an important role in many different behaviors. Insects typically prefer compounds containing sugars, while compounds that are considered bitter tasting are avoided. Given the basic biological importance of taste, there is intense interest in understanding the molecular mechanisms underlying this sensory modality. We describe an adult Drosophila taste assay which reflects the preference of the animals for a given tastant compound. This assay may be applied to animals of any genetic background to examine the taste preference for a desired soluble compound.
Introduction
Dyr bruger chemosensation at skelne fordelagtige vilkår bortset fra ufordelagtige betingelser. Denne opfattelse kan være afgørende for sådanne ting som at bestemme den bedste fødekilde, undgå giftige stoffer eller bestemme den bedste parring partner 1. Chemosensation er ofte opdelt i to sensoriske komponenter: lugtesans og smagsmæssige sanser. En af de vigtigste kendetegn for disse sanser er, at lugtesansen (lugt) bruges til at prøve det omgivende gasformige kemiske miljø mens gustation (smag) kræver fysisk kontakt med en flygtig substrat. Begge sensoriske modaliteter stimulere neurologiske reaktioner, som behandles og afkodes i hjernen til at producere den passende tiltrækkende eller frastødende opførsel 2. Disse sanser er derfor afgørende for dyr overlevelse.
Bananfluen Drosophila melanogaster er en model organisme, som fortsætter med at vokse i popularitet til brug i forståring hvordan insekter opfatter lugt og smag. Bananfluer giver enorme fordele i forhold til andre modelsystemer grund af rigdom af genetiske værktøjer til rådighed for dissektion af molekylære, cellulære og adfærdsmæssige veje. Arbejdet i de sidste 15 år har været særligt medvirkende til at karakterisere de specifikke cellulære identiteter, neuronale receptorer, og signaler mekanismer involveret i både duft og smag. Nu er kraften i Drosophila genetik bliver brugt til yderligere at belyse, hvordan disse processer er kodet på enkelt neuron og enkelt kredsløb niveau 3-6. Derfor analyser, som giver let scorede udlæsninger af ændringer i sensoriske veje er afgørende for den fortsatte forud for disse områder.
Mens en hel del viden om, hvordan olfaktoriske signaler kodet og behandlet i hjernen, er meget mindre forstået om lignende mekanismer i smagssansen pathway. Vi beskriver her en protokol, som kan bruges til at fastslå smag preference i Drosophila. Drosophila, ligesom pattedyr, generelt foretrækker søde smag forbindelser i modsætning til bitre vinsmagning forbindelser. Enhver kombination af disse fødekilder kan anvendes i dette eksperimentelle design at bestemme, hvordan kendte genetiske ændringer påvirker smag valg. Desuden kan farmakologiske interventionsstrategier ligeledes vurderes for deres virkninger på dyrenes smag præference. Den lethed og fleksibilitet af denne analyse gør det til et nyttigt paradigme for forståelsen af gustatory opfattelse i Drosophila.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi har beskrevet en enkel, men effektiv protokol til bestemmelse af smag præference i Drosophila. Versioner af denne analyse anvendes rutinemæssigt i eksperimenter for at bestemme bidrag smagsmæssige receptorer (GRS) til at opfatte de forskellige kvaliteter (bitter, sødt, surt, salt, og Umami) af smag forbindelser. Drosophila genom indeholder ca. 60 gener, der koder 68 identificerede smagsmæssige receptorer ved alternativ splejsning 8,9. Men andre proteiner, såsom ionotrope glutamatrec…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We would like to thank members of the Tessier lab for critical reading of this manuscript and helpful suggestions during the preparation of this protocol.
Materials
| Blue Food Coloring (Water, Propylene Glycol, FD&C Blue 1 and Red 40, Propylparaben) | McCormick | N/A | |
| Cryo/Freezer Boxes w/o Dividers | Fisher | 03-395-455 | |
| Dumont #5 Forceps | Fine Science Tools | 11251-20 | |
| Glacial Acetic Acid | Fisher | BP2401-500 | |
| Leica S6 E Stereozoom 0.63x-4.0x microscope | W. Nuhsbaum, Inc. | 10446294 | |
| Petri Dish (100 x 15 mm) | BD Falcon | 351029 | Reuseable if thoroughly washed and dried |
| Quick-Snap Microtubes | Alkali Scientific Inc. | C3017 | |
| Red Food Coloring (Water, Propylene Glycol, FD&C Reds 40 and 3, Propylparaben) | McCormick | N/A | |
| Sucrose | IBI Scientific | IB37160 |
Riferimenti
- Herrero, P. Fruit fly behavior in response to chemosensory signals. Peptides. 38 (2), 228-237 (2012).
- Vosshall, L. B., Stocker, R. F. Molecular architecture of smell and taste in Drosophila. Annu Rev Neurosci. 30, 505-533 (2007).
- Harris, D. T., Kallman, B. R., Mullaney, B. C., Scott, K. Representations of Taste Modality in the Drosophila Brain. Neuron. 86 (6), 1449-1460 (2015).
- Hong, E. J., Wilson, R. I. Simultaneous encoding of odors by channels with diverse sensitivity to inhibition. Neuron. 85 (3), 573-589 (2015).
- Kain, P., Dahanukar, A. Secondary taste neurons that convey sweet taste and starvation in the Drosophila brain. Neuron. 85 (4), 819-832 (2015).
- Masek, P., Worden, K., Aso, Y., Rubin, G. M., Keene, A. C. A dopamine-modulated neural circuit regulating aversive taste memory in Drosophila. Curr Biol. 25 (11), 1535-1541 (2015).
- Charlu, S., Wisotsky, Z., Medina, A., Dahanukar, A. Acid sensing by sweet and bitter taste neurons in Drosophila melanogaster. Nat Commun. 4, 2042 (2013).
- Clyne, P. J., Warr, C. G., Carlson, J. R. Candidate taste receptors in Drosophila. Science. 287 (5459), 1830-1834 (2000).
- Scott, K., et al. A chemosensory gene family encoding candidate gustatory and olfactory receptors in Drosophila. Cell. 104 (5), 661-673 (2001).
- Kim, S. H., et al. Drosophila TRPA1 channel mediates chemical avoidance in gustatory receptor neurons. Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (18), 8440-8445 (2010).
- Koh, T. W., et al. The Drosophila IR20a clade of ionotropic receptors are candidate taste and pheromone receptors. Neuron. 83 (4), 850-865 (2014).
- Zhang, Y. V., Ni, J., Montell, C. The molecular basis for attractive salt-taste coding in Drosophila. Science. 340 (6138), 1334-1338 (2013).
- Zhang, Y. V., Raghuwanshi, R. P., Shen, W. L., Montell, C. Food experience-induced taste desensitization modulated by the Drosophila TRPL channel. Nat Neurosci. 16 (10), 1468-1476 (2013).
- Liman, E. R., Zhang, Y. V., Montell, C. Peripheral coding of taste. Neuron. 81 (5), 984-1000 (2014).
- Rodrigues, V., Cheah, P. Y., Ray, K., Chia, W. malvolio, the Drosophila homologue of mouse NRAMP-1 (Bcg), is expressed in macrophages and in the nervous system and is required for normal taste behaviour. EMBO J. 14 (13), 3007-3020 (1995).
- Tanimura, T., Isono, K., Yamamoto, M. T. Taste sensitivity to trehalose and its alteration by gene dosage in Drosophila melanogaster. Genetica. 119 (2), 399-406 (1988).
- Weiss, L. A., Dahanukar, A., Kwon, J. Y., Banerjee, D., Carlson, J. R. The molecular and cellular basis of bitter taste in Drosophila. Neuron. 69 (2), 258-272 (2011).
- French, A. S., et al. Dual mechanism for bitter avoidance in Drosophila. J Neurosci. 35 (9), 3990-4004 (2015).
- Deshpande, S. A., et al. Quantifying Drosophila food intake: comparative analysis of current methodology. Nat Methods. 11 (5), 535-540 (2014).
