वर्तमान प्रोटोकॉल केनोरहाब्डिस एलिगेंस के लिए तरल और ऑन-प्लेट संस्कृतियों में लिपिड पूरक विधियों का वर्णन करता है, जो थोक या कुछ कीड़े और कृमि ऊतकों से अनुदैर्ध्य अध्ययन और जीन ट्रांसक्रिप्शनल विश्लेषण के साथ युग्मित है।
उम्र बढ़ने एक जटिल प्रक्रिया है जो पर्यावरण और आनुवंशिक योगदान दोनों के परिणामस्वरूप प्रगतिशील शारीरिक परिवर्तनों की विशेषता है। लिपिड कोशिका झिल्ली के संरचनात्मक घटकों के गठन, ऊर्जा भंडारण और सिग्नलिंग अणुओं के रूप में महत्वपूर्ण हैं। लिपिड चयापचय और सिग्नलिंग का विनियमन अलग-अलग दीर्घायु मार्गों को सक्रिय करने के लिए आवश्यक है। राउंडवर्म केनोरहाब्डिस एलिगेंस एक उत्कृष्ट और शक्तिशाली जीव है जो दीर्घायु विनियमन में लिपिड चयापचय और सिग्नलिंग के योगदान को विच्छेदित करता है। कई शोध अध्ययनों ने वर्णन किया है कि विशिष्ट लिपिड अणुओं के आहार पूरक सी एलिगेंस जीवनकाल का विस्तार कैसे कर सकते हैं; हालांकि, पूरक स्थितियों में मामूली अंतर विभिन्न प्रयोगशालाओं में वैज्ञानिकों के बीच प्रजनन क्षमता के मुद्दों का कारण बन सकता है। एलिगेंस के लिए दो विस्तृत पूरक विधियों को लिपिड पूरकता का उपयोग करने की सूचना दी गई है या तो प्लेटों पर बीजित बैक्टीरिया या तरल संस्कृति में जीवाणु निलंबन के साथ। यहां आजीवन लिपिड पूरकता और क्यूआरटी-पीसीआर विश्लेषण के साथ जीवनकाल परख करने के लिए विवरण भी दिए गए हैं, जो कुछ कीड़े से प्राप्त पूरे कीड़े लाइसेट या विच्छेदित ऊतकों का उपयोग करते हैं। लिपिड पूरकता पर अनुदैर्ध्य अध्ययन और ट्रांसक्रिप्शनल जांच के संयोजन का उपयोग करते हुए, फीडिंग परख यह विच्छेदन करने के लिए भरोसेमंद दृष्टिकोण प्रदान करते हैं कि लिपिड दीर्घायु और स्वस्थ उम्र बढ़ने को कैसे प्रभावित करते हैं। इस पद्धति को विभिन्न पोषण संबंधी स्क्रीनिंग दृष्टिकोणों के लिए भी अनुकूलित किया जा सकता है ताकि या तो विच्छेदित ऊतकों या कुछ जानवरों की एक छोटी संख्या का उपयोग करके प्रतिलिपियों के उप-समूह में परिवर्तन का आकलन किया जा सके।
लिपिड
लिपिड कार्बनिक सॉल्वैंट्स में घुलनशील छोटे हाइड्रोफोबिक या एम्फीपैथिक अणु होते हैं लेकिन पानी में अघुलनशीलहोते हैं 1,2. अलग-अलग लिपिड अणु अपनी श्रृंखलाओं, स्थान, डबल बॉन्ड की संख्या और ग्लिसरॉल या फॉस्फेट सहित बाध्य संरचनाओं में निहित कार्बन की संख्या के आधार पर एक दूसरे से अंतर करते हैं। लिपिड जीव कार्यों को विनियमित करने के लिए अलग-अलग कोशिकाओं के भीतर और बाहर महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जिसमें झिल्ली बाइलेयर का गठन करना, ऊर्जा भंडारण प्रदान करना और सिग्नलिंगअणुओं के रूप में कार्य करना शामिल है।
सबसे पहले, लिपिड जैविक झिल्ली के संरचनात्मक घटक हैं, जिनमें प्लाज्मा झिल्ली और इंट्रासेल्युलर उपकोशिकीय झिल्ली शामिल हैं जो आंतरिक डिब्बों को बाह्य वातावरण से विभाजित करते हैं। दूसरा, लिपिड कशेरुक और अकशेरुकी जानवरों में ऊर्जा भंडारण का प्रमुख रूप है। ट्राइसिलेग्लिसरॉल सहित तटस्थ लिपिड, वसा ऊतक सहित विभिन्न ऊतकों में एक विस्तारित अवधि के लिए संग्रहीत होते हैं। निमेटोड केनोरहाबिटिस एलिगेंस में, आंत प्रमुख चयापचय वसा भंडारण अंग है; इसका कार्य न केवल पाचन और पोषक तत्वों के अवशोषण में शामिल है, बल्कि विषहरण की प्रक्रिया में भी है, जो स्तनधारी हेपेटोसाइट्स की गतिविधि जैसा दिखता है। अन्य वसा भंडारण ऊतकों में जर्मलाइन शामिल है, जिसमें लिपिड अंडाणुओं के विकास के लिए आवश्यक हैं, और हाइपोडर्मिस, जो त्वचा जैसी एपिडर्मल कोशिकाओं से बना है 3,5. तीसरा, हाल के वर्षों में, अधिक सबूतों ने सुझाव दिया है कि लिपिड विभिन्न प्रकार के रिसेप्टर्स पर सीधे कार्य करके इंट्रा- और बाह्य सिग्नलिंग में शामिल शक्तिशाली सिग्नलिंग अणु हैं, जिनमें जी प्रोटीन-युग्मित और परमाणु रिसेप्टर्स शामिल हैं, या अप्रत्यक्ष रूप से झिल्ली तरलता मॉड्यूलेशन या पोस्ट-ट्रांसलेशनलसंशोधनों के माध्यम से 6,7,8,9 . आगे के अध्ययन दीर्घायु और स्वास्थ्य को बढ़ावा देने में लिपिड सिग्नलिंग के अंतर्निहित आणविक तंत्र को स्पष्ट करना जारी रखेंगे।
मॉडल जीव विशिष्ट जैविक प्रश्नों को संबोधित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं जो मनुष्यों में अध्ययन करने के लिए बहुत जटिल हैं। उदाहरण के लिए, राउंडवर्म सी एलिगेंस मानव पोषण और रोग10 के लिए प्रासंगिक जैविक प्रक्रियाओं को विच्छेदित करने के लिए आनुवंशिक विश्लेषण करने के लिए एक उत्कृष्ट मॉडल है। मानव शरीर विज्ञान, जटिल ऊतकों, व्यवहार पैटर्न और प्रचुर मात्रा में आनुवंशिक हेरफेर उपकरणों के लिए प्रासंगिक अत्यधिक संरक्षित आणविक मार्ग सी एलिगेंस को एक उल्लेखनीयमॉडल जीव बनाते हैं। उदाहरण के लिए, सी एलिगेंस फेनोटाइप-विशिष्ट जीन की पहचान करने के लिए आनुवंशिक स्क्रीन को अग्रेषित करने में उत्कृष्ट है, साथ ही आरएनए हस्तक्षेप12 के माध्यम से जीनोम-वाइड रिवर्स जेनेटिक स्क्रीन में भी।
प्रयोगशालाओं में, नेमाटोड को एस्चेरिचिया कोलाई बैक्टीरिया के लॉन के साथ बीजित आगर पेट्री प्लेटों पर उगाया जाता है, जो प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट और संतृप्त और असंतृप्त फैटी एसिड जैसे मैक्रोन्यूट्रिएंट्स को ऊर्जा और बिल्डिंग ब्लॉक के स्रोतों के रूप में प्रदान करता है, और सूक्ष्म पोषक तत्व जैसे सह-कारक और विटामिन13। स्तनधारियों के समान, नेमाटोड पामिटिक एसिड और स्टीयरिक एसिड (संतृप्त 16-कार्बन और 18-कार्बन अणु, क्रमशः) दोनों से फैटी एसिड अणुओं को संश्लेषित करते हैं जो क्रमिक रूप से विघटित होते हैं और विभिन्न प्रकार के मोनो-असंतृप्त फैटी एसिड (एमयूएफए) और पॉली-असंतृप्त फैटी एसिड (पीयूएफए) 14,15,16,17,18 तक बढ़ते हैं। एलिगेंस फैटी एसिड जैवसंश्लेषण, डिसैचुरेशन और बढ़ाव में शामिल सभी आवश्यक फैटी एसिड और कोर एंजाइमों के नए संश्लेषण में सक्षम है, जो लंबी श्रृंखला पीयूएफए19 के संश्लेषण की सुविधा प्रदान करता है। अन्य पशु प्रजातियों से अलग, सी एलिगेंस 18-कार्बन और 20-कार्बन -6 फैटी एसिड को अपने स्वयं के 3 डेसाटुरेज एंजाइमों के साथ -3 फैटी एसिड में परिवर्तित कर सकते हैं। इसके अतिरिक्त, कीड़े में एक ए12 डेसैचुरेज होता है जो ओलिक एसिड (ओए, 18: 1) 20,21 से लिनोलिक एसिड (एलए) के गठन को उत्प्रेरित करता है। अधिकांश जानवरों या पौधों में 12 और 3 -3 डेसैचुरेस दोनों की कमी होती है और इस प्रकार वे अपने पीयूएफए प्राप्त करने के लिए 1 -6 और 3 के आहार सेवन पर भरोसा करते हैं, जबकि सी एलिगेंस को आहार फैटी एसिड22 की आवश्यकता नहीं होती है। कार्यात्मक डेसैचुरेज एंजाइमों की कमी वाले पृथक उत्परिवर्ती का उपयोग प्रजनन, विकास, दीर्घायु और न्यूरोट्रांसमिशन सहित अलग-अलग जैविक प्रक्रियाओं में विशिष्ट फैटी एसिड के कार्यों का अध्ययन करने के लिए किया गया है। विशिष्ट जैविक मार्गों पर व्यक्तिगत फैटी एसिड के प्रभाव को आनुवंशिक दृष्टिकोण और आहारपूरकता 16,17,23 दोनों का उपयोग करके संबोधित किया जा सकता है। आज तक, लिपिड अनुसंधान ने न्यूरोलॉजिकल और विकासात्मक स्थितियों में लिपिड संश्लेषण, गिरावट, भंडारण और टूटने में शामिल जीन को चिह्नित करने पर ध्यान केंद्रितकिया है। हालांकि, दीर्घायु विनियमन में लिपिड की भूमिका अभी प्रकट होने लगी है।
दीर्घायु विनियमन में लिपिड सिग्नलिंग
लिपिड अलग-अलग ऊतकों और सेल प्रकारों में सेलुलर सिग्नलिंग कैस्केड को सक्रिय करके दीर्घायु विनियमन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। हाल के अध्ययनों ने लिपिड-बाइंडिंग प्रोटीन या झिल्ली रिसेप्टर्स25 की मान्यता के माध्यम से प्रतिलेखन और सेल-सेल संचार को संशोधित करने में लिपिड की सक्रिय भूमिकाओं पर प्रकाश डाला है। इसके अतिरिक्त, आहार लिपिड पूरकता यह विच्छेदन करने के लिए एक उत्कृष्ट उपकरण प्रदान करती है कि लिपिड चयापचय सी एलिगेंस में जीवनकाल को कैसे प्रभावित करता है। प्रतिलेखनकारक26,27 को सक्रिय करके दीर्घायु को बढ़ावा देने के लिए अलग-अलग एमयूएफए और पीयूएफए दिखाए गए हैं।
इंसुलिन / आईजीएफ -1 सिग्नलिंग और जर्मलाइन अग्रदूत कोशिकाओं के पृथक्करण सहित दीर्घायु मॉडल, एमयूएफए जैवसंश्लेषण मार्ग से जुड़े हैं, और एमयूएफए पूरकता, जिसमें ओलिक एसिड, पामिटोलिक एसिड और सीआईएस-वैकेनिक शामिल हैं, सी एलिगेंस जीवनकाल26 का विस्तार करने के लिए पर्याप्त है। यद्यपि एमयूएफए प्रशासन द्वारा प्रदान किए गए दीर्घायु प्रभाव को आगे की जांच की आवश्यकता होती है, अंतर्निहित तंत्र को एसकेएन -1 / एनआरएफ 2 प्रतिलेखन कारक द्वारा मध्यस्थ होने की संभावना है, जो ऑक्सीडेटिव तनाव प्रतिक्रिया और दीर्घायु विनियमन28,29 का एक प्रमुख उत्प्रेरक है। एमयूएफए के बीच, एन-एसिलेथेनॉलमाइन (एनएई) नामक फैटी एसाइल इथेनॉलएमाइड्स का एक विशेष वर्ग सूजन, एलर्जी, सीखने, स्मृति और ऊर्जा चयापचय सहित अलग-अलग तंत्रों में महत्वपूर्ण भूमिकानिभाता है। विशेष रूप से, लिपिड अणु जिसे ओलेयलेथेनॉलमाइड (ओईए) के रूप में जाना जाता है, को परमाणु हार्मोन रिसेप्टर्स एनएचआर -49 और एनएचआर -80 7 को सक्रिय करने के लिए नाभिक में लिपिड-बाइंडिंग प्रोटीन 8 (एलबीपी -8) के स्थानांतरण को बढ़ावा देकर दीर्घायु के सकारात्मक नियामक के रूप में पहचाना गयाहै। ओईए एनालॉग केडीएस -5104 का पूरक जीवनकाल का विस्तार करने के लिए पर्याप्त है, और ऑक्सीडेटिव तनाव प्रतिक्रियाओं और माइटोकॉन्ड्रियल β-ऑक्सीकरण 7,8 में शामिल जीनकी अभिव्यक्ति को प्रेरित करता है।
इसी समय, पीयूएफए की भूमिका को दीर्घायु विनियमन से भी जोड़ा गया है। पीयूएफए -3 फैटी एसिड α-लिनोलेनिक एसिड (एएलए) का प्रशासन एनएचआर -49 / पीपीएआर, एसकेएन -1 / एनआरएफ प्रतिलेखन कारकों को सक्रिय करके और माइटोकॉन्ड्रियल β-ऑक्सीकरण31 को प्रेरित करके दीर्घायु को बढ़ावा देता है। दिलचस्प बात यह है कि एएलए के पेरोक्सीडेटेड उत्पाद, जिन्हें ऑक्सीलिपिन के रूप में जाना जाता है, एसकेएन -1 / एनआरएफ को सक्रिय करते हैं, यह सुझाव देते हुए कि पीयूएफए और उनके ऑक्सीडेटिव डेरिवेटिव दोनों दीर्घायु लाभ प्रदान करसकते हैं। ए -6 फैटी एसिड एराकिडोनिक एसिड (एए) और डिहोमो-γ-लिनोलेनिक एसिड (डीजीएलए) के पूरक ऑटोफैगी सक्रियण के माध्यम से जीवनकाल बढ़ाते हैं, प्रोटीन गुणवत्ता नियंत्रण को बढ़ावा देते हैं और इसके परिणामस्वरूप बर्बाद और विषाक्त प्रोटीन समुच्चय27,32 का क्षरण होता है। हाल ही में, लिपिड-बाइंडिंग प्रोटीन 3 (एलबीपी -3) और डीजीएलए द्वारा मध्यस्थ एक सेल-गैर-स्वायत्त सिग्नलिंग विनियमन को न्यूरॉन्स को परिधीय संकेत भेजकर दीर्घायु को बढ़ावा देने के लिए महत्वपूर्ण दिखाया गया है, जो प्रणालीगत स्तर33 पर अंतर-ऊतक संचार में लिपिड अणुओं की लंबी दूरी की भूमिका का सुझाव देता है। वर्तमान अध्ययन तरल संस्कृति में प्लेटों या जीवाणु निलंबन पर बीजित बैक्टीरिया के साथ लिपिड पूरक करने के लिए प्रत्येक चरण की रिपोर्ट करता है। इन पद्धतियों का उपयोग जीवनकाल और ट्रांसक्रिप्शनल विश्लेषण का आकलन करने के लिए किया जाता है, जो पूरे शरीर की सामग्री या कुछ कीड़े से प्राप्त विच्छेदित ऊतकों को नियोजित करता है। निम्नलिखित तकनीकों को विभिन्न प्रकार के पोषण संबंधी अध्ययनों के लिए अनुकूलित किया जा सकता है और यह विच्छेदन करने के लिए एक वैध उपकरण प्रदान करता है कि लिपिड चयापचय दीर्घायु और स्वस्थ उम्र बढ़ने को कैसे प्रभावित करता है।
स्वस्थ उम्र बढ़ने पर कुछ लिपिड प्रजातियों के प्रत्यक्ष प्रभाव को स्पष्ट करने के लिए उम्र बढ़ने के अनुसंधान में लिपिड पूरकता को नियोजित किया गया है 6,7,23,26,27,31।<sup class="xref…
The authors have nothing to disclose.
हम रखरखाव समर्थन के लिए पी स्वाय को धन्यवाद देते हैं। इस कार्य को एनआईएच अनुदान R01AG045183 (MCW), R01AT009050 (MCW), R01AG062257 (MCW), DP1DK113644 (MCW), मार्च ऑफ डाइम्स फाउंडेशन (MCW), वेल्च फाउंडेशन (MCW), HHMI अन्वेषक (M.C.W.), और NIH T32 ES027801 प्री-डॉक्टरेट छात्र फेलो (M.S.) द्वारा समर्थित किया गया था। कुछ उपभेदों को सीजीसी द्वारा प्रदान किया गया था, जिसे एनआईएच ऑफिस ऑफ रिसर्च इंफ्रास्ट्रक्चर प्रोग्राम्स (पी 40 ओडी010440) द्वारा वित्त पोषित किया गया है।
1.5 mL Pestle | Genesee Scientific | 93-165P15 | For worm grinding with Trizol |
Agarose | Sigma | A9639-500G | |
AmfiRivert cDNA Synthesis Platinum Master Mix | GenDEPOT | R5600 | For reverse transcription from bulk worm samples |
Applied Biosystems QuanStudio 3 Real-Time PCR | ThermoFisher | A28567 | For qRT-PCR |
Benchmark Scientific StripSpin 12 Microcentrifuge | Benchmark Scientific | C1248 | For spin down PCR tubes |
Branson 450 Digital Sonifier, w/ 1/8" tip | Branson Ultrasonic Corporation | 100-132-888R | |
Chloroform | Fisher Scientific | C298-500 | |
Cholesterol | Sigma | C8503-25G | |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma | D8418-100ML | |
Eppendorf 5424 R centrifuge | Eppendorf | 22620444R | For RNA extraction |
Eppendorf vapo protect mastercycler pro | Eppendorf | 950030010 | For reverse transcription |
Ethanol, Absolute (200 Proof) | Fisher Scientific | BP2818-500 | |
Greiner Bio-One CELLSTAR, 12 W Plate | Neta Scientific | 665180 | 12-well plates for licuid feeding |
Greiner Bio-One Petri Dish, Ps, 100 x 20 mm | Neta Scientific | 664161 | For bacterial LB plates and worm 10-cm NGM plates |
Greiner Bio-One Petri Dish, Ps, 60 x 15 mm | Neta Scientific | 628161 | For worm6-cm NGM plates |
Invitrogen nuclease-free water | ThermoFisher | AM9937 | |
Isoproanol | Sigma | PX1835-2 | |
Levamisole hydrochloride | VWR | SPCML1054 | |
lipl-4Tg | MCW Lab | N/A | Transgenic C. elegans |
lipl-4Tg;fat-3(wa22) | MCW Lab | N/A | Transgenic C. elegans |
Luria Broth Base | ThermoFisher | 12795-084 | |
Magnesium sulfate (MgSO4) | Sigma | M2643-500G | |
MicroAmp EnduraPlate Optical 96-Well Fast Clear Reaction Plate with Barcode | ThermoFisher | 4483354 | 96-well qPCR plate |
MicroAmp Optical Adhesive Film | Applied BioSystem | 4311971 | For sealing the 96-well qPCR plate |
Milli-Q Advantage A10 Water Purification System | Sigma | Z00Q0V0WW | Deionized water used to make all reagents, including buffer and cultural media, unless specified as nuclease-free water in the protocol |
N2 | Caenorhabditis Genetics Center | N/A | C. elegans wild isolate |
NanoDrop ND-1000 Spectrophotometer | ThermoFisher | N/A | For measuring RNA concentration |
OP50 | Caenorhabditis Genetics Center | N/A | Bacteria used as C. elegans food |
Potasium phosphate dibasic trihydrate (K2HPO4·3H2O) | Sigma | P5504-1KG | |
Potasium phosphate monobasic (KH2PO4) | Sigma | P0662-2.5KG | |
Power SYBR Green cells-to-Ct kit | ThermoFisher | 4402953 | For reverse transcription and qPCR from a few worms or worm tissue |
Power SYBR Green Master Mix | ThermoFisher | 4367659 | For qPCR from bulk worm samples |
Pure Bright germicidal ultra bleach | KIK International LLC. | 59647210143 | 6% house bleach For worm egg preparation |
Pyrex spot plate with nine depressions | Sigma | CLS722085-18EA | Watch glass for dissecting the worms |
RNaseZap RNase Decontamination Solution | ThermoFisher | AM9780 | |
Sodium cloride (NaCl) | Sigma | S7653-1KG | |
Sodium hydroxide (NaOH) | Sigma | SX0590-3 | |
Sodium phosphate dibasic heptahydrate (Na2HPO4·7H2O) | Sigma | S9390-1KG | |
Thermo Sorvall Legend Mach 1.6R Centrifuge | Thermo | 7500-4337 | For bacteria collection |
Thermo Sorvall ST 8 centrifuge | Thermo | 7500-7200 | For worm egg preparation |
TRIzol Reagent | TheroFisher | 15596018 | RNA extraction reagent |
Turbo DNA-free kit | ThermoFisher | AM1907 | For removing DNA contamination in RNA extractions |
Vortexer 59 | Denville Scientific INV | S7030 | |
VWR Disposable Pellet Mixers and Cordless Motor | VWR | 47747-370 | For worm grinding with Trizol |
VWR Kinetic Energy 26 Joules Mini Centrifuge C1413 V-115 | VWR | N/A | For worm collection. Discontinued model, a similar one available at VWR with Cat# 76269-064 |
Worm picker | WormStuff | 59-AWP |