منهج في استخراج أصباغ من الحبار<em> Doryteuthis pealeii</em
Summary
ويرد بروتوكول لاستخراج الصبغات من حبيبات ذات البنية النانومترية في Doryteuthis pealeii chromatophores الحبار.
Abstract
Cephalopods can undergo rapid and adaptive changes in dermal coloration for sensing, communication, defense, and reproduction purposes. These capabilities are supported in part by the areal expansion and retraction of pigmented organs known as chromatophores. While it is known that the chromatophores contain a tethered network of pigmented granules, their structure-function properties have not been fully detailed. We describe a method for isolating the nanostructured granules in squid Doryteuthis pealeii chromatophores and demonstrate how their associated pigments can be extracted in acidic solvents. To accomplish this, the chromatophore containing dermal layer is first manually isolated using a superficial dissection, and the pigment granules are removed using sonication, centrifugation, and washing cycles. Pigments confined within the purified granules are then extracted via acidic methanol solutions, leaving nanostructures with smaller diameters that are void of visible color. This extraction procedure produces a 58% yield of soluble pigments isolated from granules. Using this method, the composition of the chromatophore pigments can be determined and used to provide insight into the mechanism of adaptive coloration in cephalopods.
Introduction
رأسيات الأرجل مثل الحبار، الحبار، والأخطبوط لديها القدرة على تغيير مظهرها لتمويه والإشارات بشكل حيوي. 1-6 ويدعم هذه القدرة في جزء من التوسع المساحي الانتقائي للأجهزة الصباغية المعروفة باسم chromatophores. 4،7-9 Chromatophores هي المحركات الغازية التي تحتوي على شبكة من حبيبات الصباغ ذات البنية النانومترية محصورة ضمن كييس cytoelastic أن يرتكز شعاعيا من الألياف العضلية. 1،3 وودفعتها أنها، chromatophores توسع بنسبة 500٪ في مساحة عرضها توزيع الحبيبات في جميع أنحاء الجهاز. 3،7 ، 10،11 عندما يتم منسقة هذا العمل على مدى عدد من chromatophores، يتم تغيير تلوين الشامل للحيوان. في حين أنه من المعروف أن حبيبات الصباغ تساهم في هذا التغيير اللون، لا يزال تكوينها غير معروف. نحن تصف الإجراء لعزل وتنقية أصباغ صبغية التي يمكن تكييفها للدراسات التركيبية في المستقبل.
<p claSS = "jove_content"> عزلة حبيبات الصباغ ينطوي على استخراج متعددة الخطوات، التجانس، وإجراء تنقية. تحصد 3،12 صبغية تحتوي على الأنسجة من خلال استئصال حذرا من الرخويات. ثم يتم استخدام عملية الهضم والتجانس لفصل الأنسجة المحيطة بها، وفصل خلايا صبغية. حبيبات ذات البنية النانومترية ثم يتم معزولة وتنقيته من chromatophores المتبقية باستخدام صوتنة المتكررة والطرد المركزي. على تنقية، يتم استخراج الصبغات من حبيبات في العملية التي يتم تكييفها من استخراج اللون مرئية من أجنحة فراشة باستخدام حلول الميثانول الحمضية. وتستخدم 13 الضوئي المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) والقياس الطيفي للتأكد من أن الصبغات صبغية يتم استخراج بنجاح باستخدام هذه العملية.يصف هذا الأسلوب عزلة حبيبات صبغية الذي يستخدم لاستكشاف المساهمات الجزيئية لجoloration في رأسيات الأرجل. 12 الاستخراج جزيء صغير من الحيوانات كلها وغالبا ما يكون عملية طويلة وشاقة. والهدف هنا هو إطلاع الباحثين في المستقبل من نظام فعال وسطحي لشراء أصباغ من حبيبات ذات البنية النانومترية في رأسيات الأرجل.
Protocol
Representative Results
Discussion
لقد أثبتت طريقة لاستخراج الصبغات من حبيبات صبغية الحبار. التي تستهدف على وجه التحديد الحبيبات، وهدفنا هو تحديد دورها في التوسط تلوين التكيف. يختلف هذا الأسلوب من التقارير السابقة تهدف إلى تميز أصباغ رأسيات الأرجل باستخدام عينات الأنسجة السائبة 14 أو تجميد المج…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors gratefully acknowledge the use of facilities at the University of New Hampshire including the University Instrumentation Center. This work was supported by the University of New Hampshire, Department of Chemistry.
Materials
| Collagenase | Alfa Aesar | 9001-12-1 | No hazard |
| Dithiothreitol | Sigma-Aldrich | 3482-12-3 | Irritant, acute toxicity |
| HEPES | Sigma-Aldrich | 7365-45-9 | Mild irritant |
| Hydrochloric acid | EMD Chemicals | 7647-01-0 | Corrosive |
| k-Aspartate | Sigma-Aldrich | 1115-63-5 | Reacts violently with oxidants |
| Magnesium Chloride | Sigma-Aldrich | 7786-30-3 | Mild eye irritant |
| Methanol | Pharmco-AAPER | 67-56-1 | Highly flammable |
| Mini tablet prtoease inhibitor | Sigma-Aldrich | 469315-90-01 | Corrosive to metal and skin |
| Papain | Sigma-Aldrich | 9001-73-4 | Irritant |
References
- Bell, G. R. R., et al. Chromatophore radial muscle fibers anchor in flexible squid skin. Invertebr Biol. 132 (2), 120-132 (2013).
- Crookes, W. J., et al. Reflectins: The unusual proteins of squid reflective tissues. Science. 303 (5655), 235-238 (2004).
- Deravi, L. F., et al. The structure-function relationships of a natural nanoscale photonic device in cuttlefish chromatophores. J. R. Soc. Interface. 11 (93), 1-9 (2014).
- Mäthger, L. M., Denton, E. J., Marshall, N. J., Hanlon, R. T. Mechanisms and behavioural functions of structural coloration in cephalopods. J. R. Soc. Interface. 6 (2), 149-163 (2009).
- Mäthger, L. M., Hanlon, R. T. Anatomical basis for camouflaged polarized light communication in squid. Biol. Lett. 2 (4), 494-496 (2006).
- Mäthger, L. M., Hanlon, R. T. Malleable skin coloration in cephalopods: selective reflectance, transmission and absorbance of light by chromatophores and iridophores. Cell Tissue Res. 329 (1), 179-186 (2007).
- Cloney, R. A., Brocco, S. L. Chromatophore Organs, Reflector Cells, Iridocytes and Leucophores in Cephalopods. Amer. Zool. 23 (3), 581-592 (1983).
- Hanlon, R. T., Messenger, J. B. Adaptive coloration in young cutttlefish (Sepia officinalis L)- The morphology and development of body patterns and their relation to behaviour. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 320 (1200), 437-487 (1988).
- Sutherland, R. L., Mäthger, L. M., Hanlon, R. T., Urbas, A. M., Stone, M. O. Cephalopod coloration model. II. Multiple layer skin effects. J. Opt. Soc. Am. 25 (8), 2044-2054 (2008).
- Florey, E. Ultrastructure and function of cephalopod chromatophores. Amer. Zool. 9 (2), 429-442 (1969).
- Florey, E., Kriebel, M. E. Electrical and mechanical responses of chromatophore muscle fibers of squid, Loligo opalescens, to nerve stimulation and drugs. Z. Vergl. Physiol. 65 (1), 98-130 (1969).
- Williams, T. L., et al. Contributions of Phenoxazone-Based Pigments to the Structure and Function of Nanostructured Granules in Squid Chromatophores. Langmuir. , (2016).
- Nijhout, H. F. Ommochrome pigmentation of the linea and rosa seasonal forms of Precis coenia (Lepidoptera: Nymphalidae). Arch. Insect. Biochem. Physiol. 36 (3), 215-222 (1997).
- Van Den Branden, C., Decleir, D. A Study of the Chromatophore Pigments in the Skin of the Cephalopod Sepia Officinalis. L. Biol. Jb. Dodonaea. 44 (2), 345-352 (1976).
- Aubourg, S., Torres-Arreola, W., Trigo, M., Ezquerra-Brauer, J. Characterization of Jumbo Squid Skin Pigment Extract and its Antioxidant Potential ina Marine Oil System. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 118, (2016).
