JoVE Journal > Neuroscience
Summary
Abstract
Protocol
Discussion
Declarações
Acknowledgements
Materials
Referências
Tadução automática
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Neurociência

の形態素解析ショウジョウバエ幼虫末梢感覚ニューロンの樹状突起と軸索

Published: November 07, 2011
doi:
10.3791/3111
,
1Disease Mechanism Research Core,RIKEN Brain Science Institute, 2Graduate School of Science and Engineering,Saitama University

Summary

の樹状分枝感覚ニューロン<em>ショウジョウバエ</em>幼虫の末梢神経系は、一般とニューロンの分化のニューロンクラス特有のメカニズムの両方を解明するために有用なモデルです。我々は樹状突起分枝の神経細胞遺伝学的モザイクを生成して解析するための実用的なガイドを提示する。

Abstract

神経系の発達には、正確なニューロンのクラス特有の樹状突起の発達と軸索の配線が続くニューロンの位置と同一の正確な仕様が必要です。最近ショウジョウバエの幼虫の末梢神経系（PNS）の樹状分枝（DA）の感覚ニューロンは、ニューロンの分化の両方の一般とクラス固有のメカニズムを解明するための強力な遺伝的モデルとなっている。 4つの主要なDAニューロンのクラス（I – IV）1があります。彼らは、増加する樹状突起の複雑さの順に名前が付けられ、それらの分化2-10の遺伝的制御のクラス固有の相違点を持っています。 1）それが2）、DAニューロン樹状突起が広がる、ショウジョウバエで利用できる強力な遺伝学的ツールを活用することができますので、DA感覚システムは、樹枝状形態の制御11から13の背後にある分子メカニズムを調べるために実用的なモデルです。光学的にCLEの下にだけ2次元のそれは容易にin vivoでの高分解能で可視化することAR幼虫のクチクラ、3）樹枝状形態におけるクラス固有の多様性は、単純な比較高度に分岐した樹枝状の木の形成を制御する重要な要素を見つけるために比較分析を容易に、そして4）樹状あずまや固定観念別のDAニューロンの形状は、形態学的統計分析を促進する。

DAニューロンの活動は、幼虫の運動中枢パターン発生器14から16の出力を変更します。別のDAニューロンのクラスは、異なる感覚モダリティを持っており、それらの活性化は、14,16-20異なる行動反応を誘発する。さらに別のクラスには、腹側神経索のショウジョウバエ幼虫の中枢神経系（VNC）21に型通りに軸索投射を送る。これらの予測は、樹状フィールド7,22の体壁のDAニューロンの感覚モダリティと位置の両方の地形表現で終了、23。 DA軸索突起のよって検査は、地形図7,22,23、だけでなく、簡単な回路を変調幼虫の運動14から17までの配線の基礎となるメカニズムを解明するために使用することができます。

ここではMARCM（抑制性細胞マーカーを持つモザイク解析）1,10,25とFLPアウト22,26,27技術（図1に要約）を介して24マーキングDAニューロンを生成し、遺伝的モザイクを分析する実用的なガイドを提示する。

Protocol

試薬の1.Preparation のCa + + -フリーHL3.1生理食塩水28を準備する。 mMで：70のNaCl、5のKCl、20のMgCl 2、10飽和NaHCO 3、5 HEPES、115スクロース、および5トレハロース、pHは7.2。滅菌濾過し、4℃で保存します。 注：CA + + – free溶液は、解剖時の筋収縮を防ぎます。 ポリ- L -リジン（PLL）カバースリップを行います。 -20℃で4.2ミ…

Discussion

ショウジョウバエ幼虫のDAニューロンモデルは、制御のニューロンの形態と回路形成そのメカニズムを調べる一つの優れた遺伝システムを提供します。 MARCMは、一般的に標識のためにと体DAニューロンのクローンを生成するために使用されます。 MARCMのために私達はどちらか汎神経（例えば、Gal4の C155）またはDAニューロン固有のドライバを使用してください。汎?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

著者らは、資金調達のために理研に感謝。我々はまた、遺伝的および免疫組織化学プロトコルに関する議論のためにCagri Yalgin、キャロラインDelandre、とジェイパリッシュに感謝。

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number Comments (optional)
SZX16 fluorescence dissection microscope (with GFPHQ filter) Olympus SZX16  
Live Insect Forceps FST 26030-10  
26mm x 76mm depression slide glass Toshinriko Co. T8-R004  
Sylgard 184 (or Silpot 184) Dow Corning 3097358-1004  
Poly-L-lysine Sigma P-1524 This product has proven most effective
DPX mounting medium Sigma 44581  
Rabbit anti-GFP Invitrogen A-11122 Dilution 1:500
Rat anti-CD8 Caltag 5H10 Dilution 1:200
Mouse anti-CD2 AbD serotec MCA443R Dilution 1:700
Mouse anti-Fasciclin2 DSHB 1D4 Dilution 1:10
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Referências

  1. Grueber, W. B., Jan, L. Y., Jan, Y. N. Tiling of the Drosophila epidermis by multidendritic sensory neurons. Development. 129, 2867-2878 (2002).
  2. Crozatier, M., Vincent, A. Control of multidendritic neuron differentiation in Drosophila: the role of Collier. Dev Biol. 315, 232-242 (2008).
  3. Hattori, Y., Sugimura, K., Uemura, T. Selective expression of Knot/Collier, a transcriptional regulator of the EBF/Olf-1 family, endows the Drosophila sensory system with neuronal class-specific elaborated dendritic patterns. Genes Cells. 12, 1011-1022 (2007).
  4. Jinushi-Nakao, S. Knot/Collier and cut control different aspects of dendrite cytoskeleton and synergize to define final arbor shape. Neuron. 56, 963-978 (2007).
  5. Sugimura, K., Satoh, D., Estes, P., Crews, S., Uemura, T. Development of morphological diversity of dendrites in Drosophila by the BTB-zinc finger protein abrupt. Neuron. 43, 809-822 (2004).
  6. Li, W., Wang, F., Menut, L., Gao, F. B. BTB/POZ-zinc finger protein abrupt suppresses dendritic branching in a neuronal subtype-specific and dosage-dependent. 43, 823-834 (2004).
  7. Zlatic, M., Landgraf, M., Bate, M. Genetic specification of axonal arbors: atonal regulates robo3 to position terminal branches in the Drosophila nervous system. Neuron. 37, 41-51 (2003).
  8. Grueber, W. B., Ye, B., Moore, A. W., Jan, L. Y., Jan, Y. N. Dendrites of distinct classes of Drosophila sensory neurons show different capacities for homotypic repulsion. Curr Biol. 13, 618-626 (2003).
  9. Grueber, W. B., Jan, L. Y., Jan, Y. N. Different levels of the homeodomain protein cut regulate distinct dendrite branching patterns of Drosophila multidendritic neurons. Cell. 112, 805-818 (2003).
  10. Moore, A. W., Jan, L. Y., Jan, Y. N. hamlet, a binary genetic switch between single- and multiple- dendrite neuron morphology. Science. 297, 1355-1358 (2002).
  11. Gao, F. B., Brenman, J. E., Jan, L. Y., Jan, Y. N. Genes regulating dendritic outgrowth, branching, and routing in Drosophila. Genes Dev. 13, 2549-2561 (1999).
  12. Corty, M. M., Matthews, B. J., Grueber, W. B. Molecules and mechanisms of dendrite development in Drosophila. Development. 136, 1049-1061 (2009).
  13. Moore, A. W. Intrinsic mechanisms to define neuron class-specific dendrite arbor morphology. Cell Adh. Migr. 2, 81-82 (2008).
  14. Hughes, C. L., Thomas, J. B. A sensory feedback circuit coordinates muscle activity in Drosophila. Mol. Cell. Neurosci. 35, 383-396 (2007).
  15. Nishimura, Y. Selection of Behaviors and Segmental Coordination During Larval Locomotion Is Disrupted by Nuclear Polyglutamine Inclusions in a New Drosophila Huntington’s Disease-Like Model. J Neurogenet. 24, 194-206 (2010).
  16. Song, W., Onishi, M., Jan, L. Y., Jan, Y. N. Peripheral multidendritic sensory neurons are necessary for rhythmic locomotion behavior in Drosophila larvae. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 104, 5199-5204 (2007).
  17. Hwang, R. Y. Nociceptive neurons protect Drosophila larvae from parasitoid wasps. Curr Biol. 17, 2105-2116 (2007).
  18. Xiang, Y. Light-avoidance-mediating photoreceptors tile the Drosophila larval body wall. Nature. 468, 921-926 (2010).
  19. Cheng, L. E., Song, W., Looger, L. L., Jan, L. Y., Jan, Y. N. The role of the TRP channel NompC in Drosophila larval and adult locomotion. Neuron. 67, 373-380 (2010).
  20. Babcock, D. T., Landry, C., Galko, M. J. Cytokine signaling mediates UV-induced nociceptive sensitization in Drosophila larvae. Curr Biol. 19, 799-806 (2009).
  21. Hafer, N., Schedl, P. Dissection of Larval CNS in Drosophila Melanogaster. J. Vis. Exp. (1), e85-e85 (2006).
  22. Grueber, W. B. Projections of Drosophila multidendritic neurons in the central nervous system: links with peripheral dendrite morphology. Development. 134, 55-64 (2007).
  23. Merritt, D. J., Whitington, P. M. Central projections of sensory neurons in the Drosophila embryo correlate with sensory modality, soma position, and proneural gene function. J Neurosci. 15, 1755-1767 (1995).
  24. Blair, S. S. Genetic mosaic techniques for studying Drosophila development. Development. 130, 5065-5072 (2003).
  25. Lee, T., Luo, L. Mosaic analysis with a repressible cell marker for studies of gene function in neuronal morphogenesis. Neuron. 22, 451-461 (1999).
  26. Wong, A. M., Wang, J. W., Axel, R. Spatial representation of the glomerular map in the Drosophila protocerebrum. Cell. 109, 229-241 (2002).
  27. Shimono, K. Multidendritic sensory neurons in the adult Drosophila abdomen: origins, dendritic morphology, and segment- and age-dependent programmed cell death. Neural Dev. 4, 37-37 (2009).
  28. Feng, Y., Ueda, A., Wu, C. F. A modified minimal hemolymph-like solution, HL3.1, for physiological recordings at the neuromuscular junctions of normal and mutant Drosophila larvae. J Neurogenet. 18, 377-402 (2004).
  29. Sullivan, W., Ashburner, M., Hawley, R. S. . Drosophila Protocols. , (2000).
  30. Kaczynski, T. J., Gunawardena, S. Visualization of the Embryonic Nervous System in Whole-mount Drosophila Embryos. J. Vis. Exp. (46), e2150-e2150 (2010).
  31. Featherstone, D. E., Chen, K., Broadie, K. Harvesting and preparing Drosophila embryos for electrophysiological recording and other procedures. J Vis Exp. , (2009).
  32. Medina, P. M., Swick, L. L., Andersen, R., Blalock, Z., Brenman, J. E. A novel forward genetic screen for identifying mutations affecting larval neuronal dendrite development in Drosophila melanogaster. Genética. 172, 2325-2335 (2006).
  33. Mirouse, V., Swick, L. L., Kazgan, N., St Johnston, D., Brenman, J. E. LKB1 and AMPK maintain epithelial cell polarity under energetic stress. J Cell Biol. 177, 387-392 (2007).
  34. Brent, J., Werner, K., McCabe, B. D. Drosophila Larval NMJ Immunohistochemistry. J. Vis. Exp. 25, e1108-e1108 (2009).
  35. Brand, A. H., Perrimon, N. Targeted gene expression as a means of altering cell fates and generating dominant phenotypes. Development. 118, 401-415 (1993).
  36. Sugimura, K. Distinct developmental modes and lesion-induced reactions of dendrites of two classes of Drosophila sensory neurons. J Neurosci. 23, 3752-3760 (2003).
  37. Zito, K., Parnas, D., Fetter, R. D., Isacoff, E. Y., Goodman, C. S. Watching a synapse grow: noninvasive confocal imaging of synaptic growth in Drosophila. Neuron. 22, 719-729 (1999).
  38. Landgraf, M., Sanchez-Soriano, N., Technau, G. M., Urban, J., Prokop, A. Charting the Drosophila neuropile: a strategy for the standardised characterisation of genetically amenable neurites. Dev Biol. 260, 207-225 (2003).

Tags

Morphological AnalysisDrosophila LarvalPeripheral Sensory NeuronDendritesAxonsGenetic MosaicsNervous System DevelopmentNeuron PositionNeuron IdentityDendritic DevelopmentAxonal WiringDendritic Arborization (DA)Sensory NeuronsPeripheral Nervous System (PNS)Genetic ModelsNeuron DifferentiationClass-specific MechanismsDendritic MorphologyMolecular MechanismsFruit FlyLarval CuticleHigh Resolution VisualizationComparative AnalysisMorphometric Statistical AnalysisDA Neuron ActivityLocomotion Central Pattern Gene
check_url/pt/3111?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citar este artigo
Karim, M. R., Moore, A. W. Morphological Analysis of Drosophila Larval Peripheral Sensory Neuron Dendrites and Axons Using Genetic Mosaics. J. Vis. Exp. (57), e3111, doi:10.3791/3111 (2011).
Baixar citação
Reimpressões e Permissões

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image