Paradigmas para la caracterización farmacológica de C. elegans mutantes transmisión sináptica
Summary
Este video muestra cómo utilizar dos estimulantes neural, aldicarb y pentilentetrazol (PTZ), de manera complementaria para estudiar la función sináptica en el nematodo C. elegans. Con este enfoque complementario también puede ser utilizado para arrojar luz sobre los mecanismos conservado evolutivamente de sincronía neuronal modular y tiene implicaciones para la epilepsia y las convulsiones.
Abstract
El nematodo Caenorhabditis elegans, se ha convertido en un modelo de recurso para el estudio de la neurotransmisión. C. elegans es único entre los modelos animales, como la anatomía y la conectividad de su sistema nervioso se ha determinado a partir de microfotografías electrónicas y refinado por los ensayos farmacológicos. En este video, se describe cómo dos estimulantes complementarias neural, un inhibidor de la acetilcolinesterasa, llamado aldicarb, y un ácido gamma-aminobutírico (GABA), antagonista de los receptores, llamados pentilentetrazol (PTZ), puede ser empleado para caracterizar específicamente la señalización en C. elegans las uniones neuromusculares (NMJs) y facilitar la comprensión de los circuitos neuronales antagónicos.
De 302 neuronas de C. elegans, diecinueve GABAérgicas de tipo D de las neuronas motoras inervan los músculos de la pared del cuerpo (OCM), mientras que cuatro neuronas GABAérgicas, llamado MER, los músculos inervan la cabeza. Por el contrario, treinta y nueve neuronas motoras expresar el neurotransmisor excitador, la acetilcolina (ACh), y antagonizar la transmisión GABA en el OCM para coordinar la locomoción. La naturaleza antagónica de las neuronas motoras colinérgicas y GABAérgicas en el cuerpo NMJs muro fue determinado inicialmente por la ablación por láser y posteriormente reforzado por la exposición al aldicarb. Aguda de la exposición al aldicarb en una parálisis de tiempo-por supuesto-o la dosis de respuesta de tipo salvaje gusanos. Sin embargo, la pérdida de transmisión excitatoria ACh confiere resistencia a aldicarb, como menos ACh se acumula en NMJs gusano, que conduce a una menor estimulación de la OCM. La resistencia a aldicarb se puede observar con los mutantes función ACh-sean generales o específicos sináptica. De acuerdo con antagonistas GABA y la transmisión de acetilcolina, la pérdida de transmisión de GABA, o la incapacidad de regular negativamente la liberación de ACh, confiere hipersensibilidad al aldicarb. Aunque la exposición aldicarb ha conducido al aislamiento de los homólogos de los genes del gusano numerosos neurotransmisión, la exposición aldicarb por sí sola no puede determinar de manera eficiente las funciones predominantes de los genes y las vías en las neuronas específicas de C. elegans motor. Para ello, hemos introducido un enfoque complementario experimental, que utiliza PTZ.
Mutantes neurotransmisión mostrar fenotipos clara, distinta de la parálisis inducida por el aldicarb, en respuesta a PTZ. De tipo salvaje gusanos, así como mutantes con inhabilidades específicas para lanzar o recibir ACh, no muestran la sensibilidad evidente para PTZ. Sin embargo, los mutantes GABA, así como en general la función sináptica mutantes, mostrar convulsiones anterior en un tiempo-por supuesto-o la dosis de respuesta. Mutantes que no pueden regular negativamente la liberación de neurotransmisores en general y, por tanto, segregan cantidades excesivas de acetilcolina en OCM, se paralizan en el PTZ. Los fenotipos PTZ-inducida de las clases discretas mutantes indican que un enfoque complementario con aldicarb y paradigmas PTZ exposición en C. elegans puede acelerar nuestra comprensión de la neurotransmisión. Por otra parte, los videos que demuestran cómo llevamos a cabo ensayos farmacológicos deberían establecer métodos coherentes para C. elegans la investigación.
Protocol
Discussion
Los protocolos actuales para la exposición con aldicarb C. elegans no permiten distinguir entre los experimentadores de mutantes con déficits específicos en la transmisión de acetilcolina y los mutantes con un déficit generalizado en la transmisión sináptica, ya que ambas clases de mutantes presentan resistencia a aldicarb. Del mismo modo, el aldicarb no se puede utilizar para determinar si los mutantes tienen un déficit específico en la transmisión de GABA o fallas generalizadas de regular negativamente la transmisión d…
Acknowledgements
Queremos reconocer el espíritu de cooperación de todos los miembros Caldwell laboratorio. A Basil O'Connor Scholar Award de la Fundación March of Dimes y un premio de carrera de la National Science Foundation para GAC, así como una ciencia de Investigación de Pregrado Programa de Becas del Instituto Médico Howard Hughes de la Universidad de Alabama, han financiado la excitabilidad neuronal y epilepsia de investigación en el Laboratorio de Caldwell.
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| Aldicarb | Reagent | Supelco, Inc. | PS734 | Purchasable from Sigma |
| Pentylenetetrazole | Reagent | Sigma | P6500 |
References
- Mahoney, T. R., Luo, S., Nonet, M. L. Analysis of synaptic transmission in Caenorhabditis elegans using an aldicarb-sensitivity assay. Nat. Protoc. 1, 1772-1777 (2006).
- Williams, S. N., Locke, C. J., Braden, A. L., Caldwell, K. A., Caldwell, G. A. Epileptic-like convulsions associated with LIS-1 in the cytoskeletal control of neurotransmitter signaling in Caenorhabditis elegans. Hum. Mol. Genet.. 13, 2043-2059 (2004).
