代謝率の測定に<em>ショウジョウバエ</em>呼吸計測を使用した
Summary
代謝障害はヒトにおいて最も一般的な疾患の1つである。遺伝的に扱いやすいモデル生物D.キイロは、代謝を調節する新規遺伝子を同定するために使用することができる。本稿では、そのCO 2産生を測定することにより、ハエに代謝率を研究することができ、比較的簡単な方法を説明します。
Abstract
代謝障害は、人の健康に影響を与え、頻繁に問題となっている。そのため、代謝を調節するメカニズムを理解することは非常に重要な科学的な課題である。ヒトでの多くの疾患の原因遺伝子は、 ショウジョウバエの異なる障害の発症に関与するシグナル伝達経路を研究するための良いモデル作り、フライホモログを持っている。さらに、 ショウジョウバエの扱いやすには、代謝を調節することができる新たな治療標的を同定するのを助けるために遺伝子スクリーニングを簡素化します。このようなスクリーンを行うために、ハエの代謝状態の変化を同定するための簡単かつ迅速な方法が必要である。一般に、二酸化炭素生成は基質酸化及び代謝状態に関する情報を提供するエネルギー消費量の良好な指標である。このプロトコルでは、ハエからのCO 2の出力を測定するための簡単な方法をご紹介します。この技術は、潜在的に代謝速度に影響を与える遺伝的摂動の識別を助けることができる。
Introduction
生化学クレブス回路は、CO 2を生成する炭水化物、脂肪、およびタンパク質由来の酢酸酸化によってATPを生成します。 ショウジョウバエでは、O 2入力は直接CO 2の出力と相関し、代謝1のレベルを反映している。これにより、CO 2の出力の測定は、正常老化と代謝2-5に関連研究において使用されている。ここに私たちの研究室では、任意の特別な装置を必要とせずに、最大18サンプル中のCO 2産生を測定することができるように、あらかじめ設計された実験装置を変更しました。その他、我々は以前に筋ジストロフィー関連タンパク質、ジストログリカン（DG）6-8が不足しているハエの代謝率の差を表示するには、このメソッドを使用している。
O酸化的代謝に用いられる2は、呼吸廃棄物として排出されるCO 2に変換される。建設手作りの呼吸計が消費されたTiON O 2の割合の決定を可能にすることが記載されている。ハエを効率的に気相からそれを排除し、CO 2排出された吸収する物質を密閉容器内に配置される。ガス容積（減圧）の変化は、閉鎖呼吸計に取り付けられたガラス毛細管内の流体の変位によって測定される。
他のものよりもこの技術の主な利点はコストです。これまでの研究では、ガス分析と技術的に高度な呼吸計測システム1,9を使用して、ショウジョウバエによるCO 2産生を測定した。より複雑な機器にもかかわらず、ここで説明する方法の感度が報告された値（ 表1）と同様である。さらに、いくつかの他のグループは、 ショウジョウバエ 4-6の相対的な代謝率を決定するために、この技術のバリエーションを使用している。したがって、このアッセイはreliabを生成するために使用することができるル、任意の実験室で設定でき、教育の目的に使用することができる特殊な機器の購入なしに、ショウジョウバエの代謝に関連する再現性のあるデータ。
一般に、生物の代謝を決定するための技術が受け入れを製造CO 2を測定することで、O 2を消費し、または両方3,4,9。しかし、それは、O 2 1当量のCO 2 1当量を生成すると仮定することができ、生成されたCO 2の正確な比は、10を利用代謝基質に依存する。従って、正確にエネルギ単位での代謝速度を決定するためには、O 2消費およびCO 2が生成さの両方を測定する必要がある。このため、ここで説明する方法は、動物ではなく絶対値とCO 2生成の違いを比較するに特に関連のある。私たちの技術は、ティムの期間にわたって複数の動物のCO 2の生産を統合したがって、E（1〜2時間）とは、動物の活動の平均値を返します。実験動物は、測定対照動物よりも活性であることを信じる理由がある場合には異なるレベルの活性を反映し、必ずしも代謝でした。
Protocol
Representative Results
Discussion
このプロトコルでは、ハエにおけるCO 2産生を測定するための安価で信頼性の高い方法を記載している。我々は、この実験が容易であることが見出さ行うことが迅速かつ他の研究1,6,9と一致して再現性のあるデータを生成する。ここで概説したプロトコルは、簡単に任意の研究室の予算や利用可能な材料に合わせて変更することができます。各個々の呼吸の構成であれば、チャ…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我々は我々の研究の資金調達のためのマックス·プランク協会に感謝したいと思います。
Materials
| BlauBrand IntraMark 50µl micropipettes | VWR | 612-1413 | |
| Soda Lime | Wako | CDN6847 | |
| Eosine | Sigma | 031M4359 | Any dye that can create visible colorization of liquid can be used |
| Thin Layer Chromatorgaphy (TLC) Developing Chamber | VWR | 21432-761 | Any transparent glass chamber that can be closed with the lid |
| Anesthetizer, Lull-A-Fly Kit | Flinn | FB1438 | |
| Power Gel Glue | Pritt | ||
| 1 ml pipett tips | Any | ||
| Foam | Any | ||
| Plaesticine Putty | Any | ||
| Scalpel | Any | ||
| Twezzers | Any |
Referências
- Van Voorhies, W. A., Khazaeli, A. A., Curtsinger, J. W. Testing the "rate of living" model: further evidence that longevity and metabolic rate are not inversely correlated in Drosophila melanogaster. J Appl Physiol. 97, 1915-1922 (2004).
- Ross, R. E. Age-specific decrease in aerobic efficiency associated with increase in oxygen free radical production in Drosophila melanogaster. Journal of Insect Physiology. 46, 1477-1480 (2000).
- van Voorhies, W. A., Khazaeli, A. A., Curtsinger, J. W. Selected contribution: long-lived Drosophila melanogaster. lines exhibit normal metabolic rates. J Appl Physiol. 95, 2605-2613 (2003).
- Hulbert, A. J., et al. Metabolic rate is not reduced by dietary-restriction or by lowered insulin/IGF-1 signalling and is not correlated with individual lifespan in Drosophila melanogaster. Experimental Gerontology. 39, 1137-1143 (2004).
- Ueno, T., Tomita, J., Kume, S., Kume, K. Dopamine modulates metabolic rate and temperature sensitivity in Drosophila melanogaster. PLoS ONE. 7, (2012).
- Takeuchi, K., et al. Changes in temperature preferences and energy homeostasis in dystroglycan mutants. Science. 323, 1740-1743 (2009).
- Kucherenko, M. M., Marrone, A. K., Rishko, V. M., Magliarelli Hde, F., Shcherbata, H. R. Stress and muscular dystrophy: a genetic screen for dystroglycan and dystrophin interactors in Drosophila. identifies cellular stress response components. Biologia do Desenvolvimento. 352, 228-242 (2011).
- Marrone, A. K., Kucherenko, M. M., Wiek, R., Gopfert, M. C., Shcherbata, H. R. Hyperthermic seizures and aberrant cellular homeostasis in Drosophila dystrophic. muscles. Scientific Reports. 1, 47 (2011).
- Khazaeli, A. A., Van Voorhies, W., Curtsinger, J. W. Longevity and metabolism in Drosophila melanogaster: genetic correlations between life span and age-specific metabolic rate in populations artificially selected for long life. Genética. 169, 231-242 (2005).
- Elia, M. Energy equivalents of CO2 and their importance in assessing energy expenditure when using tracer techniques. The American Journal of Physiology. 260, (1991).
- Schindelin, J., et al. Fiji: an open-source platform for biological-image analysis. Nature Methods. 9, 676-682 (2012).
- Bharucha, K. N. The epicurean fly: using Drosophila melanogaster. to study metabolism. Pediatric Research. 65, 132-137 (2009).
- Rajan, A., Perrimon, N. Of flies and men: insights on organismal metabolism from fruit flies. BMC Biology. 11, 38 (2013).
