Smak preferens analys för vuxna<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
Djur använder chemosensation att skilja fördelaktiga förhållanden bortsett från ofördelaktiga förhållanden. Denna uppfattning kan vara avgörande för sådana saker som att bestämma den bästa maten källan, undvika giftiga ämnen eller bestämma bästa parningspartner 1. Chemosensation är ofta indelade i två sensoriska komponenter: lukt sinnen och smak sinnen. En viktig utmärkande egenskap hos dessa sinnen är att luktsinne (lukt) används för att ta prov på omgivande gasformiga kemiska miljön medan gustation (smak) kräver fysisk kontakt med en icke-flyktig substrat. Båda sensoriska modaliteter stimulera neurologiska svar som behandlas och avkodas i hjärnan att producera lämplig attraktiv eller frånstötande beteende 2. Dessa sinnen är därför avgörande för djurens överlevnad.
Bananflugan Drosophila melanogaster är en modellorganism som fortsätter att växa i popularitet för användning i att förståing hur insekter uppfattar lukt och smak. Fruktflugor har enorma fördelar jämfört med andra modellsystem på grund av den rikedom av genetiska verktyg för dissektion av molekylära, cellulära och beteende vägar. Arbete under de senaste 15 åren har varit särskilt avgörande för att karakterisera de specifika cellulära identiteter, neuronala receptorer och signalering mekanismer som är involverade i både doft och smak. Nu, kraften i Drosophila-genetik används för att ytterligare klarlägga hur dessa processer är kodade vid den enda neuron och enkelkretsnivå 3-6. Därför analyser som ger ett enkelt mål avläsning av förändringar sensoriska vägar är avgörande för den fortsatta förväg av dessa områden.
Även en hel del är känt om hur luktsignaler kodas och bearbetas i hjärnan är mycket mindre förstås om liknande mekanismer i smakvägen. Vi beskriver här ett protokoll som kan användas för att fastställa smak preference i Drosophila. Drosophila, som däggdjur, i allmänhet föredrar söt smak föreningar i motsats till bittersmakande föreningar. Vilken som helst kombination av dessa matkällor kan utnyttjas i denna experimentella utformning för att avgöra hur kända genetiska förändringar påverkar smak val. Dessutom kan farmakologiska interventionsstrategier liknande bedömas för deras effekter på djurens smak föredrar. Den lätthet och flexibilitet för denna analys gör det till ett användbart paradigm för att förstå naturen av luktintrycket perception i Drosophila.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi har beskrivit ett enkelt men effektivt protokoll för att bestämma smak preferens i Drosophila. Versioner av denna analys används rutinmässigt i experiment för att bestämma bidragen från smakreceptorer (GRS) att uppfatta de olika kvaliteter (bitter, sött, surt, salt och umami) av smakföreningar. Drosophila-genomet innehåller cirka 60 gener som kodar 68 identifierade smakreceptorer genom alternativ splitsning 8,9. Emellertid har andra proteiner, såsom jonotropiska glutamatrecepto…
Disclosures
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 |
References
- 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. 유전학. 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).
