Summary

上の細菌の影響を測定する<em> C.エレガンス</em卵保持アッセイを用いて>行動

Published: October 22, 2013
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Summary

卵·イン·ワーム(EIW)アッセイは、産卵行動を定量化するための有用な方法である。産卵の変化は、モデル生物の行動反応することができます<em>線虫(Caenorhabditis elegans)</em>このような病原性細菌によって生成されるものとして、潜在的に有害な環境物質へ。

Abstract

C. elegansの産卵行動は、浸透圧1と振動2などの環境手がかりに影響されます。食品Cの合計がない場合に虫も産卵を中止し、その子宮3で受精卵を保持します。しかし、特に異なる食品の源、特に病原性細菌と産卵行動に腸球菌 、の効果は十分に特徴付けされていません。卵内ワーム(EIW)アッセイは、この場合にはE.、細菌の異なる種類の効果を定量化するための有用なツールであるフェカリス、産卵行動に。

EIWアッセイは、C.の子宮内に保持された卵の数を数える含むエレガンス 4。 EIWアッセイは上演漂白、妊娠成人C.を伴うelegansのキューティクルを除去し、動物から保持卵を分離する。前の漂白に、ワームは、細菌(または環境キューの任意のタイプにさらされている)一定の期間。漂白した後、一方は非常に簡単にワームの子宮内部に保持された卵の数をカウントすることができる。 E.後の卵の保存では、このアッセイでは、定量化可能な増加フェカリス露光を容易に測定することができる。 EIWアッセイは、潜在的に病原性の細菌や環境毒素の存在についてスクリーニングするために使用され得る行動アッセイである。また、EIWアッセイは産卵行動がこのようなセロトニンやアセチルコリンなどの神経伝達物質5-9によって変調であるため、シグナル伝達物質に影響を与える薬をスクリーニングするためのツールかもしれません。

Introduction

線虫(Caenorhabditis elegans)、顕微鏡、自由生活回虫は、伝統的に人間に、その透明な解剖学、十分に特徴付け開発、完全に順ゲノム、短い世代時間、および遺伝的相同性の発達と細胞シグナル伝達過程を研究するために使用されるモデル生物である。より最近では、C.エレガンスは、環境毒物学と先天性免疫10、11の分野でモデル生物となっています。

これらの自己受精雌雄同体のワームは卵から孵化2〜3日以内に、性的に成熟したとなります。そのライフサイクル、C.エレガンスは、成人に達する前に、4幼虫(L1〜L4)を通過する。 One孤立ふたなり、ピーク産卵から3日以内に、平均して、300子孫を生成することができます。生殖成熟したCでエレガンス雌雄同体は、受精卵が敷設される前に数時間のために子宮内に保持されています。ザ任意の一時点で子宮内に格納された卵の数は、通常の(ピーク産卵時)10及び15 12の間である。子宮内の卵の数は、産卵率と産卵率の両方の関数である。受精卵は、外陰部13の開口部の周囲に配置された16外陰部の筋肉の収縮によって子宮から追放されています。ふたなり特有の運動ニューロン(HSNの)とVCの運動ニューロンのシナプス筋収縮に影響を与える外陰部の筋肉の上に、したがって、産卵行動5,7,13,14。子宮から卵の追放は、ニューロンと筋肉の協調活動に起因して発生する。

C.のラボ文化エレガンスは 、通常非病原大腸菌 OP50の食事で育てています。自然環境、C線虫は、例えば病原性細菌などの食品、さまざまなソースに接触し、それは潜在的に有害であり得る。中の有害物質にさらされた場合環境、C.環境がより有利になるまで保持します。おそらく、この卵の保持はその子孫を守るための努力です。

ワーム(EIW)アッセイでは、この卵で、C.エレガンスは 、潜在的に病原性細菌、環境で発見されている腸球菌を 、公開されています。 E.の病原フォームへの暴露フェカリスはCで永続的な腸の感染症や死を引き起こす可能性がありますエレガンス 15。病原性細菌の他の形態への曝露は、しかし、効果を定量されなかった、卵の保持16,17に影響及ぼすことが示されている。また、E.の軽度の病原性株の効果産卵行動に関するフェカリス 、すぐに致死でない株は、研究されていない。

EIWアッセイは、C.の子宮内に保持された卵の数を数える含むエレガンス 4。にもかかわらずC.エレガンス透明であり、子宮内に蓄積した卵は、無傷の動物で定量化することは困難になる可能性があります。 EIWアッセイは妊娠成人Cを漂白関与一定期間細菌に曝露した 。漂白剤溶液は、背後に卵を残して外側のキューティクルを溶解する。卵は、保護卵殻の存在による漂白の効果に屈折率である。漂白した後、一方は非常に簡単に漂白時にワームの子宮から放出された卵の数をカウントすることができる。

記載されたアッセイは、一度に子宮に卵の数を定量化する、単純で安価かつ迅速な方法であるため、E.の影響を定量化卵の保持にフェカリス 。このアッセイは、卵の保持に対する細菌、環境毒素又は薬剤の他の種類の効果を定量化するために使用することができる。このアッセイはまた、病原性細菌のためのスクリーンとして使用される可能性を秘めている。

Protocol

1)線虫の増殖培地の調製(NGM) 50プレートを作成するには、1.5グラムのNaCl、8.5グラム超純寒天、及び1 Lflask〜1.25グラムペプトンを追加します。 フラスコにのdH 2 Oの487.5ミリリットルを追加します。アルミホイルの切れ端でフラスコの開口部を混合し、カバーするために静かに渦巻き。 標準的な条件(121 PSI、120°C、20分)でオートクレーブして、ソリューショ?…

Representative Results

このアッセイは、一つC.内に保持された卵の数を定量化することができE.への曝露後のelegansフェカリス 。 L4は、ワームは(彼らの外陰部、 図1上記の透明オープンスペースが特徴)E.にさらされた上演成人期を通じてフェカリス 。 E.への暴露の40時間後フェカリスは 、漂白を行った。キューティクルは、漂白液滴で崩壊したように、…

Discussion

正常にこのアッセイを実施する中で最も重要なステップは次のとおりである:1)C.のよく供給銘柄を使用して正確に識別 、2)アッセイプレート上の細菌の培養、単一種類、3)E.への露出のためにL4ワームを上演フェカリス、4)Eに露光時間を維持するすべての試験および5にわたって一貫フェカリス )漂白時間は卵の崩壊を防ぐために、10分を超えてはなら…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

著者はE.を供給するための6月ミドルトンに感謝したいと思いますフェカリス株と指導のための細菌文化を持つ。C.エレガンスは、研究基盤プログラムのNIH事務所(P40 OD010440)によって資金を供給されるCGC、によって提供された。

Materials

Agar, ultrapure Affymetrix 10906
Bacto Peptone Becton Dickinson 211677
Bacto Tryptone Becton Dickinson 211705
Brain Heart Infusion dehydrated medium Carolina Biological Supply 781781
C. elegans, N2 strain Caenorhabditis Genetics Center http://www.cbs.umn.edu/cgc
Cholesterol Alfa Aesar A11470
Culture plates for C. elegans Tritech Research Inc. T3308
Culture plates for E. faecalis Fisher Scientific-Fisherbrand 875713
E. coli (OP50) Caenorhabditis Genetics Center http://www.cbs.umn.edu/cgc
E. faecalis strains provided by J. Middleton. All isolates were confirmed as enterococci
by observing growth on enterococcosel agar (BBL) and in 6% NaCl broth;

all strains grew at 44.5 ºC and were catalase negative and hydrolyzed esculin. A simplified dichotomous key based on pigmentation and fermentation reactions for six sugars (arabinose, mannitol, methyl-α-D-glucopyranoside (MGP), ribose, sorbose and sorbitol) allowed presumptive identification of all E. faecalis strains (Efs lacks pigmentation and is arabinose, MGP and sorbose negative and sorbitol, mannitol and ribose positive). All presumptive Efs strains were confirmed using the API 20 STREP system (Biomerieux).

Microscope Motic SMZ 168B any microscope with transmitted illumination and 50X magnification should be sufficient
Streptomycin sulfate Fisher BioReagents BP910-50
Tryptic Soy Agar (Soybean-Casein Digest Agar Medium), Difco Becton Dickinson 236950
Trypticase Soy Broth (Soybean-Casein Digest Medium), BBL Becton Dickinson 211768
Yeast extract Acros 61180-1000

Referências

  1. Horvitz, H. R., Chalfie, M., Trent, C., Sulston, J. E., Evans, P. D. Serotonin and octopamine in the nematode Caenorhabditis elegans. Science. 216, 1012-1014 (1982).
  2. Sawin, E. R. . Genetic and cellular analysis of modulated behaviors in Caenorhabditis elegans [dissertation]. , (1996).
  3. Trent, C. . Genetic and behavioral studies of the egg-laying system of Caenorhabditis elegans [dissertation]. , (1982).
  4. Chase, D. L., Koelle, M. R. Genetic analysis of RGS protein function in Caenorhabditis elegans. Methods Enzymol. 389, 305-320 (2004).
  5. Trent, C., Tsuing, N., Horvitz, H. R. Egg-laying defective mutants of the nematode Caenorhabditis elegans. Genética. 104, 619-647 (1983).
  6. Weinshenker, D., Garriga, G., Thomas, J. H. Genetic and pharmacological analysis of neurotransmitters controlling egg laying in Caenorhabditis elegans. J. Neurosci. 15, 6975-6985 (1995).
  7. Waggoner, L. E., Zhou, G. T., Schafer, R. W., Schafer, W. R. Control of alternative behavioral states by serotonin in Caenorhabditis elegans. Neuron. 21, 203-214 (1998).
  8. Bany, A., Dong, M., Koelle, M. R. Genetic and cellular basis for acetylcholine inhibition of Caenorhabditis elegans egg-laying behavior. J. Neurosci. 23, 8060-8069 (2003).
  9. Dempsey, C. M., Mackenzie, S. M., Gargus, A., Blanco, G., Sze, J. Y. Serotonin (5HT), fluoxetine, imipramine and dopamine target distinct 5HT receptor signaling to modulate Caenorhabditis elegans egg-laying behavior. Genética. 169, 1425-1436 (2005).
  10. Leung, M. C., Williams, P. L., Bennedetto, A., Au, C., Helmcke, K. J., Aschner, M., Meyer, J. N. Caenorhabditis elegans: an emerging model in biomedical and environmental toxicology. Toxicol. Sci. 106, 5-28 (2008).
  11. Mylonakis, E., Aballay, A. Worms and flies as genetically tractable animal models to study host-pathogen interactions. Infect. Immun. 73, 3833-3841 (2005).
  12. Schafer, W. R. . WormBook. , (2005).
  13. White, J., Southgate, E., Thomson, N., Brenner, S. The structure of the Caenorhabditis elegans nervous system. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 314, 1-340 (1986).
  14. Desai, C., Garriga, G., McIntire, S. L., Horvitz, H. R. A genetic pathway for the development of the Caenorhabditis elegans HSN motor neurons. Nature. 336, 638-646 (1988).
  15. Garsin, D. A., Sifri, C. D., Mylonakis, E., Qin, X., Singh, K. V., Murray, B. E., Calderwood, S. B., Ausubel, F. M. A simple model host for identifying Gram-positive virulence factors. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 10892-10897 (2001).
  16. Aballay, A., Yorgey, P., Ausubel, F. A. Salmonella typhmurium proliferates and establishes a persistent infection in the intestine of Caenorhabditis elegans. Curr. Biol. 10, 1539-1542 (2000).
  17. O’Quinn, A. L., Wiegand, E. M., Jeddeloh, J. A. Burkholderia pseudomallei kills the nematode Caenorhabditis elegans using an endotoxin-mediated paralysis. Cell. Microbiol. 3, 381-393 (2001).
  18. Brenner, S. Genetics of Caenorhabditis elegans. Genética. 77, 71-94 (1974).
  19. Harvey, S. C., Shorto, A., Orbidans, H. E. Quantitative genetic analysis of life- history traits of Caenorhabditis elegans in stressful environments. BMC Evol. Biol. 8, 15 (2008).
  20. Harvey, S. C., Orbidans, H. E. All eggs are not equal: the maternal environment affects progeny reproduction and developmental fate in Caenorhabditis elegans. PLoS One. 6, e25840 (2011).
  21. Klass MR, . Aging in the nematode Caenorhabditis elegans: major biological and environmental factors influencing life span. Mech. Ageing. Dev. 6, 413-429 (1977).
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Citar este artigo
Gardner, M., Rosell, M., Myers, E. M. Measuring the Effects of Bacteria on C. Elegans Behavior Using an Egg Retention Assay. J. Vis. Exp. (80), e51203, doi:10.3791/51203 (2013).

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