We acknowledge Leena Patel and Diamond Woodard for helping in the Drosophila medium preparation and Dr. Igor Chesnokov for providing access to the camera-attached stereomicroscope.

<ol>
	<li>Nunnari, J., Suomalainen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondria:+in+sickness+and+in+health.">Mitochondria: in sickness and in health.</a> Cell. 148 (6), 1145-1159 (2012).</li><li>Youle, R. J., van der Bliek, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+fission,+fusion,+and+stress.">Mitochondrial fission, fusion, and stress.</a> Science. 337 (6098), 1062-1065 (2012).</li><li>Mitra, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+fission-fusion+as+an+emerging+key+regulator+of+cell+proliferation+and+differentiation.">Mitochondrial fission-fusion as an emerging key regulator of cell proliferation and differentiation.</a> Bioessays. , (2013).</li><li>Kageyama, Y., Zhang, Z., Sesaki, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+division:+molecular+machinery+and+physiological+functions.">Mitochondrial division: molecular machinery and physiological functions.</a> Curr Opin Cell Biol. 23 (4), 427-434 (2011).</li><li>Chen, H., Chan, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiological+functions+of+mitochondrial+fusion.">Physiological functions of mitochondrial fusion.</a> Ann N Y Acad Sci. 1201, 21-25 (2010).</li><li>Liesa, M., Shirihai, O. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+dynamics+in+the+regulation+of+nutrient+utilization+and+energy+expenditure.">Mitochondrial dynamics in the regulation of nutrient utilization and energy expenditure.</a> Cell Metab. 17 (4), 491-506 (2013).</li><li>Hoppins, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+regulation+of+mitochondrial+dynamics.">The regulation of mitochondrial dynamics.</a> Curr Opin Cell Biol. 29, 46-52 (2014).</li><li>Mitra, K., Lippincott-Schwartz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+4,+Analysis+of+mitochondrial+dynamics+and+functions+using+imaging+approaches.">Chapter 4, Analysis of mitochondrial dynamics and functions using imaging approaches.</a> Curr Protoc Cell Biol. Chapter. , 21-21 (2010).</li><li>Mitra, K., Rikhy, R., Lilly, M., Lippincott-Schwartz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DRP1-dependent+mitochondrial+fission+initiates+follicle+cell+differentiation+during+Drosophila+oogenesis.">DRP1-dependent mitochondrial fission initiates follicle cell differentiation during Drosophila oogenesis.</a> J Cell Biol. 197 (4), 487-497 (2012).</li><li>Klusza, S., Deng, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=At+the+crossroads+of+differentiation+and+proliferation:+precise+control+of+cell-cycle+changes+by+multiple+signaling+pathways+in+Drosophila+follicle+cells.">At the crossroads of differentiation and proliferation: precise control of cell-cycle changes by multiple signaling pathways in Drosophila follicle cells.</a> Bioessays. 33 (2), 124-134 (2011).</li><li>Sahai-Hernandez, P., Castanieto, A., Nystul, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drosophila+models+of+epithelial+stem+cells+and+their+niches.">Drosophila models of epithelial stem cells and their niches.</a> Wiley Interdiscip Rev Dev Biol. 1 (3), 447-457 (2012).</li><li>Parker, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+mitochondrial+pool+of+cyclin+E,+regulated+by+Drp1,+is+linked+to+cell-density-dependent+cell+proliferation.">A new mitochondrial pool of cyclin E, regulated by Drp1, is linked to cell-density-dependent cell proliferation.</a> J Cell Sci. 128 (22), 4171-4182 (2015).</li><li>Mitra, K., Wunder, C., Roysam, B., Lin, G., Lippincott-Schwartz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+hyperfused+mitochondrial+state+achieved+at+G1-S+regulates+cyclin+E+buildup+and+entry+into+S+phase.">A hyperfused mitochondrial state achieved at G1-S regulates cyclin E buildup and entry into S phase.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 106 (29), 11960-11965 (2009).</li><li>Shidara, Y., Hollenbeck, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Defects+in+mitochondrial+axonal+transport+and+membrane+potential+without+increased+reactive+oxygen+species+production+in+a+Drosophila+model+of+Friedreich+ataxia.">Defects in mitochondrial axonal transport and membrane potential without increased reactive oxygen species production in a Drosophila model of Friedreich ataxia.</a> J Neurosci. 30 (34), 11369-11378 (2010).</li><li>Zielonka, J., Kalyanaraman, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydroethidine-+and+MitoSOX-derived+red+fluorescence+is+not+a+reliable+indicator+of+intracellular+superoxide+formation:+another+inconvenient+truth.">Hydroethidine- and MitoSOX-derived red fluorescence is not a reliable indicator of intracellular superoxide formation: another inconvenient truth.</a> Free Radic Biol Med. 48 (8), 983-1001 (2010).</li><li>Haack, T., Bergstralh, D. T., St Johnston, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Damage+to+the+Drosophila+follicle+cell+epithelium+produces+&amp;#34;false+clones&amp;#34;+with+apparent+polarity+phenotypes.">Damage to the Drosophila follicle cell epithelium produces &amp;#34;false clones&amp;#34; with apparent polarity phenotypes.</a> Biol Open. 2 (12), 1313-1320 (2013).</li><li>Murphy, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+mitochondria+produce+reactive+oxygen+species.">How mitochondria produce reactive oxygen species.</a> Biochem J. 417 (1), 1-13 (2009).</li><li>Mandal, S., Guptan, P., Owusu-Ansah, E., Banerjee, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+regulation+of+cell+cycle+progression+during+development+as+revealed+by+the+tenured+mutation+in+Drosophila.">Mitochondrial regulation of cell cycle progression during development as revealed by the tenured mutation in Drosophila.</a> Dev Cell. 9 (6), 843-854 (2005).</li><li>Tipping, M., Perrimon, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drosophila+as+a+model+for+context-dependent+tumorigenesis.">Drosophila as a model for context-dependent tumorigenesis.</a> J Cell Physiol. 229 (1), 27-33 (2014).</li><li>Herranz, H., Eichenlaub, T., Cohen, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cancer+in+Drosophila:+Imaginal+Discs+as+a+Model+for+Epithelial+Tumor+Formation.">Cancer in Drosophila: Imaginal Discs as a Model for Epithelial Tumor Formation.</a> Curr Top Dev Biol. 116, 181-199 (2016).</li><li>Pandey, U. B., Nichols, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+disease+models+in+Drosophila+melanogaster+and+the+role+of+the+fly+in+therapeutic+drug+discovery.">Human disease models in Drosophila melanogaster and the role of the fly in therapeutic drug discovery.</a> Pharmacol Rev. 63 (2), 411-436 (2011).</li></ol>

The authors have no competing financial interests.

Kritische Schritte im Rahmen des Protokolls Photobleaching: Vermeidung unzumutbarer Photobleichens fluoreszierenden Proben ist unbedingt erforderlich, um eine effiziente Durchführung der konfokalen Mikroskopie. Daher wird die Zeitproben durch das Okular zu lokalisieren oder Bildaufnahmeparameter über den Live-Abtastmodus eingestellt sollte Photobleichens minimiert werden minimiert. Gewebeschäden: Da Mitochondrien betrachtet sind die Sensoren der zellulären Gesundheit zu sein, ist es äußerst wichtig , um sicherzustellen , dass die physiologisch relevanten erhaltenen Daten , die die beschriebenen Methoden sind und spiegeln nicht die unangemessenen durch die Verfahrens Präparation der Drosophila Ovarien verursacht wurden. Die Präparation sollte so schnell wie möglich durchgeführt werden, sondern auch bei extremer Vorsicht zu Gewebeschäden zu minimieren. Die durchschnittliche Zeit für die Präparation und Necken von 5 Drosophila Ovarien ist 5 bis 7 min (in der Hands). Anstrengung muss Eikammern zeigt beschädigtes Gewebe zu identifizieren ergriffen werden, die aus den Analysen ausgeschlossen werden. Gewebeschäden durch Dissektion kann unnötige Lücken enthalten (* in 9A, wie durch das Fehlen des Signals identifiziert), Kerben / Tränen (* in Figur 9B gezeigt ist , wie durch das Fehlen des Signals identifiziert) oder Deformation der Eikammern (* in Figur 9C). Allerdings sollten sorgfältig ausgewertet werden jede sinnvolle Kammer Verformung aus der experimentellen Manipulation entstehen. Obwohl kein Deckglas auf dem lebenden Gewebe in dem Protokoll beschrieben, Abflachen der Ovariolen verwendet wird , kann mit unangemessenen Druck auftreten auf das Gewebe aufgebracht wird, während das Necken oder Befestigungs (* in 9D). Die Abflachung der Ovariolen hat mit festen Proben beobachtet, nicht da beschrieben das Protokoll die Fixierung von Gewebe unmittelbar nach der Sektion beinhaltet, mit teasing danach auftritt. Jede isoliert Eikammer ohne Unterschrift des aforementioned Schaden kann als normal angesehen werden. Mechanische Schäden durch Dissektion was möglicherweise auch zum Verlust der GFP führen, wodurch man falsch GFP-negativen Klone 16 und kann auch zu einer verbesserten Farbstoff Einarbeitung führen. Da die Keimbahnzellen innerhalb der Eikammern Wohnsitz sind normalerweise nicht durchlässig für den lebenden mitochondrialen Farbstoffen (6 und 7), die verbesserte mitochondriale Anfärbung der Drosophila Keimbahn - Zellen können sich aus einer Erhöhung der Permeabilität der beschädigten / sterbenden Gewebe; Ein solcher Artefakt mit dem Mito-ROS - Farbstoff (** in 9C und die gesamte Ovariole in 9D), sowie mit anderen lebenden mitochondrialen Flecken (nicht gezeigt) auftritt. Der Verlust von UbiGFP in 9D (*) könnte auch von Schäden führen, die die Abflachung der Eikammern verursacht. Obwohl andere Eikammern in der beschädigten Ovariole kann authentisch bleiben und frei (# in 9C Artefakt </strong&gt;), ist es am besten, das ganze Ovariole aus den Analysen ausgeschlossen werden. Ähnliche Schäden können auch Augmented-Zugang von Antigenen an die Antikörper in der Immunfärbungsverfahren, was zu einer signifikanten Steigerung der Immunfärbung in den beschädigten Zonen ermöglichen. Daher sollten die Eikammern mit verbesserten lebenden oder Immunofärbung im Vergleich zum Rest der Bevölkerung von den Analysen ausgeschlossen. Zeitempfindlichkeit: Im Fall von Lebend ex vivo Mikroskopie, sollten die Daten innerhalb von 15 min von Gewebebefestigungs erhalten werden; Andernfalls können die Versuchsergebnisse von Veränderungen der Physiologie der anschließenden Tod des Gewebes durch berührt. Manchmal, abhängig von der Laserleistung und andere Abtastparameter, die 10 &amp; mgr; l Befestigungsmedium kann schneller verdunsten als 15 min. Die Detektion des mitochondrialen Cyclin E-Pool durch Co-Immunfärbung erfordert die Minimierung der Dissektion Zeit (wahrscheinlich aufgrund der vorübergehenden Natur des mitochondrial Cyclin E - Pool, der durch aktive mitochondriale Atmung 12) gehalten wird. Ein nennens mitochondrialen Cyclin E-Pool wurde auch nicht mit Permeabilisierung mal weniger als 30 min beobachtet. FLIP: Die Bewegung von jedem Ei Kammer unter Prüfung während der FLIP Zeitverlauf zu artifactual Analysen führen können und somit ausgeschlossen werden müssen. Die Verwendung von Live-mitochondriale Farbstoffe oder TMRE nicht in einem FLIP-Experiment zu empfehlen, da Einbau des fremden Farbstoff die mitochondriale Kontinuität verändern können und damit zu artifiziellen Ergebnissen führen. Drosophila Kreuzung Strategie: Das Kreuz reziprok zu dem hier beschriebenen (wo Männer die DRP1 mutierten Allel verwendet werden) nicht nachgibt viele Nachkommen, wahrscheinlich aufgrund einer nicht identifizierten Auswirkungen DRP1 Repression in den heterozygoten männlichen Eltern. Interpretation von klonalen Daten: Jedes GF-negativen Klone in den Kontroll Ovarien nachgewiesenisoliert aus dem elterlichen Drosophila UbiGFP exprimieren artifactual falsch-negative Klone zeigen würde, wahrscheinlich aufgrund von GFP Verlust durch Beschädigung während der Präparation 16 verursacht erzeugt. Nichtsdestoweniger sollte die Anzahl der GFP-negativen Klonen in der Hitzeschock Nachkommen der Kreuzung deutlich höher als alle falsch-negative Klone in den Kontrollen gesehen. Die Klone in der Follikel Zellschicht Drosophila erzeugt durch die beschriebene mitotische Rekombination basierende Strategie aus den mitotischen Follikel Stammzellen entstehen (Zellklone stammen) oder aus den mitotischen nicht Stamm Follikelzellen (transient Klone). Für Stammzellklone, sollten die experimentellen Analysen nur 10 Tage nach der Hitzeschock durchgeführt werden, wenn die Eikammern mit den transienten Klone bereits gelegt worden sind. Für transiente Klone sollten die Analysen innerhalb von 6 Tagen nach dem Hitzeschock, mit den Follikel Zellklone der Ovariolen ohne Follikel Zellklon in der Germarium durchgeführt werden. Änderungen und Fehlerbehebung Während mitochondrialen Potential pro Masseneinheit der Bewertung der beschriebenen Verfahren, hat eine von der Mikroskopoptik oder mitochondriale Farbstoffkombinationen ergeben bewusst potentielle Artefakte zu sein. Jede Region ein geschwächtes Signal aus dem gesamten mitochondrialen Fleck zeigt und einen vergleichsweise erhöhten TMRE Signal (5A, *) aufgrund Fluoreszenz - Resonanzenergietransfer entstehen können (FRET) zwischen den Farbstoffen 8 oder aufgrund von unterschiedlichen optischen Eigenschaften des roten (TMRE) und grün (insgesamt mitochondrialen Farbstoff) Leuchtstoffröhren, eine feste Pinholegröße in den Erwerb Setup gegeben. Die FRET-bezogene Artefakt könnte durch eine Verringerung der Farbstoffkonzentrationen vermieden werden, wenn möglich, während quantitative Analysen auf Projektionen von 2 durchgeführt werden kann - 3 aufeinanderfolgende optische Scheiben, die optische Artefakt zu vermeiden. Auch, wenn ein Fluoreszenzsignal in dem Übersprechen und Queranregungs detektiertKanäle, müssen die Laser und Detektoreinstellungen das Signal in diesen Kanälen zu minimieren nachjustiert werden, die das Fluoreszenzsignal in den optimalen Kanäle zu reduzieren, wie auch zu erwarten ist. Laser-induzierte beschädigte aus dem iterativen Photobleichens kann mitochondriale Fragmentierung verursachen und somit die mitochondriale Diskontinuität führen, einen erfolgreichen FLIP zu verhindern. Verdacht Fragmentierung der Mitochondrien während der Ausführung des Flip-Protokoll kann durch Erfassen höher aufgelöste Bilder mit einem reduzierten Pinhole (und Verbesserung der Detektorverstärkung) identifiziert werden. Wenn die Fragmentierung der Mitochondrien sichtbar während der Ausführung des Flip-Protokoll, die Leistung des Bleich Laser muss reduziert werden und / oder das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Bleichmittel muß erhöht werden bemerkt wird. Wenn es insgesamt Bleich ist , muß während des Zeitverlaufs des Experiments FLIP (Signal aus dem gelben ROI in 3B und C), wobei die Scanning - Laser auf einen Wert nachjustiert werdendass ermöglicht minimale oder gar keine Gesamtphotobleaching. Um das Potenzial Artefakt aufgrund einer Schädigung induzierten Verlust von GFP, GFP-positive Klone vermeiden können mit der MARCM Strategie eingeführt werden, nach dem beschriebenen Hitzeschock-Protokoll. Hier wird die entsprechende Drosophila für das Kreuz verwendet werden soll jungfräulichen weiblichen drpKG03815 FRT40A / CYO X männlich Gal80 FRT 40A / Cyo; Wanne-Gal4, UAS-CD8GFP / TM6 9. Die Geradflügel Nachkommen sollten für Klon Generation verwendet werden, unter Verwendung von Hitzeschock (wie in Schritt 6 beschrieben). Einschränkungen der Technik A) Während die Follikel Zellen auf der Oberfläche der lebenden Drosophila Eikammern beinhalten die mitochondriale Färbung Farbstoffe mit Wohnsitz versagen die Keimbahnzellen im Ei Kammer zu tun; die Keimbahn der jüngeren Stadien Fleck schwach (5 und 6). B) Die Live - ex vivo tissue - Mikroskopie muss von einzelnen Drosophila, ein zu einer Zeit isoliert auf Ovarien innerhalb von 15 Minuten nach Beendigung der Färbung durchgeführt werden. Da Versuchsgruppen und am selben Tag abzubildenden verarbeitet werden sollen, getroffen , um die Gesamtzeit statistisch signifikante Daten von lebendem Gewebe ex vivo Mikroskopie von verschiedenen Versuchsgruppen zu erhalten , ist einigermaßen länger als diejenigen , die aus festen Geweben gewonnen. C) Wir haben festgestellt , dass das Mito-ROS - Färbung in der ex vivo Drosophila Gewebe nicht sehr stabil war, wahrscheinlich aufgrund der vorübergehenden Natur des ROS Analyt es erkennt , 17,15, welche die fehlende Erkennung des Signals von allen DRP1 zugrunde liegen kann null-Klone. Jedoch kann jede biologische Relevanz der Variabilität in Mito-ROS Färbung in den DRP1 null Zellen / Klone können nicht weiter ausgeschlossen und müssen untersucht werden. Beachten Sie, dass das positive Signal von der Mito-ROS Fleck kann nicht nur verbesserte Superoxid widerspiegeln, sondern auch die erhöhte mitochondriale oder Cellular oxidativen Umgebung 15. D) Die gesamte mitochondriale stain kann nicht für die GFP-negative oder positive GFP-klonale Experimenten verwendet werden, da das Fluoreszenzspektrum dieses mitochondrialen Fleck und GFP nicht zu unterscheiden sind. E) Das FLIP - Experiment entworfen , um die mitochondriale Matrix Kontinuität Assay würde die Bildaufnahme mit einem offenen Lochblende erfordern, die die Auflösung der mitochondrialen Strukturen umfasst. Bedeutung der Technik in Bezug auf bestehende / Alternativmethoden die mitochondriale Struktur-Funktions-Beziehung Studium ist von entscheidender Bedeutung für ein gründliches Verständnis der regulatorischen Mechanismen der Mitochondrien-Funktionalität. Da deutlich mitochondriale Defekte zu verschiedenen Krankheiten beitragen, einschließlich Diabetes, Krebs, Parkinson-Krankheit, ein detailliertes Verständnis der mitochondrialen Vorgehensweise hält das Versprechen von Facilităţing die Entwicklung der Mitochondrien gerichtete therapeutische Strategien. Lebendzell-Mikroskopie ist ein unverzichtbares Werkzeug, um die mitochondriale Struktur-Funktions-Beziehung für das Studium. Jedoch wurden in isolierten Zellen den meisten dieser Studien beschränkt. Die Untersuchung der mitochondrialen Struktur und Funktion wurde erweitert , 9 Drosophila Gewebe in einem ex vivo - Setup zu leben. Das beschriebene Protokoll dieser und verwandter Studien werden in lebenden Drosophila Ovarien zu einem Verständnis der mitochondrialen Struktur und Funktion führen, ex vivo, ein Verständnis der Mitochondrien in einer physiologischen Kontext zu ermöglichen. Diese ex vivo Ansatz hat signifikante Vorteile gegenüber in vitro Studien, da die Regelung der metabolischen und energetischen Eigenschaften der Mitochondrien in einer gegebenen Zelle auf die Nährstoffverfügbarkeit und entsprechende Signalisierung im physiologischen Kontext der Zellen stark abhängig ist. Genetic manipulation of mitochondrial Struktur durch die mitochondrialen Protein Spaltungs DRP1 reprimierenden dereguliert den Zellzyklus - Modulator Cyclin E und wirkt sich auf die Entwicklung der Drosophila Ovarialfollikel Zellschicht 9,12. Hier enthält das Protokoll eine Beschreibung, wie die Einführung funktionell null Klone von DRP1 in den Drosophila Ovarien die mitochondriale Struktur-Funktions - Beziehung zu studieren. Ein neuer Pool von mitochondrialen Cyclin E auf Säugerzellen, wie auch die Drosophila Follikelzellen Schicht 12 erfolgreich erkannt wurde, die wahrscheinlich die gemeldete Cyclin E Regulation durch Mitochondrien zugrunde 18. Hier zeigt das Manuskript ein Verfahren zum Nachweis des neuartigen mitochondrialen Cyclin E - Pool durch Co-Immunfärbung festen Drosophila Ovarien für dCyclinE und einem mitochondrialen Marker (ATP-B). Zukünftige Anwendungen oder Anfahrt nach dieser Technik Mastering Da tHut Drosophila melanogaster eine leistungsfähige genetische Modellsystem ist, sind unsere beschriebenen Methoden erwartet wesentlich zum Verständnis der genetischen Grundlage der mitochondrialen Struktur-Funktions - Beziehung in Gesundheit und Krankheit beitragen. Drosophila wurde führende die genetischen Wechselwirkungen herauszukitzeln tumorigenesis 19 weit verbreitet. Die Fähigkeit der Erzeugung von Klonen in der epithelialen Zellschicht Follikel Drosophila ermöglicht die Untersuchung der Wechselwirkung von Mitochondrien und Onkogenen oder Tumorsuppressoren in einzelnen tumorigenen Klone in eine in vivo und ex vivo - Setup. Die beschriebenen Verfahren können aus geeigneten mutanten Drosophila isoliert die Regulation der mitochondrialen Struktur-Funktions - Beziehung auf Ovarien zu studieren verwendet werden. Die beschriebenen Verfahren kann weiterhin die direkten Auswirkungen verschiedener Nähr- und Wachstumsfaktor zu studieren erweitert werden Signalisierung auf die mitochondriale Struktur und Funktion durch die exogenous Zugabe der entsprechenden Nährstoffe und / oder Wachstumsfaktoren in der ex vivo Abbildungsmedium. Die beschriebenen Verfahren können in geeigneter Weise in anderen isolierten Drosophila Gewebe modifiziert und verwendet werden, wie die Larven Imaginalscheiben, die weit verbreitet verwendet wurden Signaltransduktionswege in Krankheiten wie Krebs 20,21 zu studieren.

Die Mitochondrien sind klassisch als zelluläre Kraftwerk beschrieben, da sie die Haupt Sitze der Energieproduktion in differenzierten Zellen sind. Darüber hinaus spielen Mitochondrien eine wichtige Rolle im Stoffwechsel, Wärmeerzeugung, Lipid - Modifikation, Calcium und Redoxhomöostase, die Orchestrierung von Zellsignalprozesse, etc 1. Mitochondria auch eine aktive Rolle bei der Induktion von Zelltod 2, sowie in der Zellzyklusregulation 3 spielen. Solche Multifunktionalität ergeben sich folgende grundlegende Fragen: a) Wie Mitochondrien führen alle diese Funktionen gleichzeitig und b) gibt es spezifische mitochondriale Pools oder Subzonen, die für verschiedene Funktionen spezialisiert sind? In diesem Zusammenhang ist es wichtig, dass die multifunktionale Mitochondrien in ihrer Form, Größe und Struktur innerhalb einzelner Zellen und dass die Beharrungsform der Mitochondrien variieren zwischen Zelltypen können dynamisch sind zu beachten. Jahrzehnte der Forschung aus verschiedenen LaborOratorien legen nahe , dass die Änderung der mitochondrialen Form, Größe und Struktur, die kollektiv mitochondrialen Dynamik genannt, entscheidend ist 4,5,6 verschiedenen mitochondrialen Funktionen aufrechtzuerhalten. Diese Ergebnisse heben die Möglichkeit, dass die Mitochondrien ihre Multifunktionalität, die aufgrund ihrer strukturellen Dynamik erreichen kann. Umfangreiche Anstrengungen unternommen werden, die mitochondriale Struktur-Funktions-Beziehung zu verstehen. Die Dynamik der mitochondrialen Struktur wird durch ihre Fähigkeit zu unterziehen Spaltung und Fusion Ereignisse miteinander in erster Linie beibehalten. Fission von großen Mitochondrien wandelt sie in kleinere mitochondrialen Elemente, während Fusion zwischen zwei kleineren Mitochondrien führt diese in ein größeres mitochondrialen Element 7. Außerdem kann transient Fusion von zwei Mitochondrien auftreten, um die Vermischung von deren Inhalt zu ermöglichen. Die Spaltung und Fusion Ereignisse der inneren und der äußeren mitochondrialen Membranen werden sorgfältig durch spec geregeltific setzt von Proteinen. Die Kernspaltung Maschinen ist dynamin-verwandtes Protein 1 (DRP1) aus, der aus dem Cytosol in die Mitochondrien durch seine Wechselwirkung mit bestimmten bona fide mitochondriale Proteine (zB Fis1 oder MFF1) eingestellt wird, während DRP1 Funktion auch reguliert werden kann durch andere Proteine auf der mitochondrialen Oberfläche 4. Obwohl DRP1 auf der äußeren Membran arbeitet, beeinflussen seine Spaltung Fähigkeiten, um die innere Membran als auch. Die Orchestrierung der Spaltung von äußeren und inneren Mitochondrienmembranen ist nicht gut verstanden. Auf der anderen Seite, die Fusion der inneren Membran wird im Kern durch die Aktivitäten der opA1 geregelt, während mitofusins die Fusion der äußeren Membran 5 regieren. Der Rest der entgegen Spaltung und Fusion Ereignisse der Mitochondrien diktieren die Steady-State-mitochondriale Form in einer Zelle. Zum Beispiel würde Unterdrückung der mitochondrialen Spaltung in vollständig und ohne Widerstand Fusion, während die Überaktivität der Mitochondrienl Spaltung würde zu einer Fragmentierung der Mitochondrien 3 führen. Die Untersuchung der mitochondrialen Struktur-Funktions-Beziehung geht es vor allem zwei komplementäre Ansätze: a) Analyse der zellulären und organismischen Phänotypen nach genetischen Manipulation von mitochondrialen Spaltung / Fusionsproteine ​​und b) die direkte Beurteilung der mitochondrialen Struktur und Funktion. Es ist bemerkenswert, dass genetische Analysen nicht immer die direkte Funktionalität des Moleküls an der Hand (in diesem Fall die mitochondriale Spaltung / Fusionsproteine) kann sich herausstellen, wie die Phänotypen aufgrund Nebenwirkungen auftreten können. Daher ist es von größter Bedeutung, Werkzeuge zu entwickeln und zu verwenden, um direkt mitochondriale Struktur und Funktion zu untersuchen. Bei der Beurteilung der mitochondrialen Struktur beinhaltet verschiedene Mikroskopie-Tools. Die Verwendung von Fluoreszenzmikroskopie lebender Zellen fortgeschritten ist stark, die Studien der mitochondrialen Dynamik, da die mitochondriale Dynamik überwacht werden können, sowohl qualitativ als auch quantitathungsweise die entsprechenden Fluoreszenzmikroskopie Werkzeuge und Techniken unter Verwendung von 8. Die Fluoreszenzmikroskopie-basierte Werkzeuge wurden mitochondriale Struktur und Funktion in lebenden und fixierten Drosophila melanogaster Gewebe zu studieren entwickelt, die Aufklärung der Bedeutung der mitochondrialen Dynamik in vivo 9. Diese und verwandte Verfahren werden hier beschrieben, mit dem Ziel , mitochondriale Struktur studieren und Funktion in der Drosophila Ovars. Das Drosophila Ovar besteht aus Keimbahn und somatischen Abstammungslinien, die von ihren jeweiligen adulten Stammzellen entstehen , die 10,11 in der Germarium befinden. Sechzehn - Syncytial - Keimzellen (GCs) durch somatische Follikelzellen eingekapselt erhalten (FCs) einzelne Ei Kammern zu bilden , die aus dem Germarium (Abbildung 1) entstehen. Eines der 16 GCs eine Eizelle zu werden erhalten begangen, und die restlichen 15 GCs in Nährzellen entwickeln, die das Wachstum der Eizelle Kammer unterstützen, Die Reifung der Eizelle zu erleichtern, bevor sie verlegt wird. Die Mehrzahl der FCs laufen 9 Runden von Mitosen, bevor sie den mitotischen Zellzyklus verlassen terminal mit in einer strukturierten Epithelzellschicht unterscheiden, bestehend aus vorderen Follikelzellen (AFCs) posterior Follikelzellen (PFCs) und Hauptkörperzellen (MBCs) . Die aufeinander folgenden Ei Kammern sind durch Stengel Zellen verbunden, die Zellen unterschieden, die auch von den FCs früh in der Entwicklung ableiten. Mitochondriale Form durch die DRP1 mitochondrialen Spalt Protein reguliert wird im Prozess der Differenzierung während der normalen Entwicklung des Drosophila ovarian FC Schicht 9,12 beteiligt. Die Verfahren , die in diesen Studien verwendet , um die Beteiligung von DRP1 in Drosophila Follikel Zellschicht Entwicklung zu identifizieren , werden hier beschrieben.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="722">
	<tbody>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:247px;">Grace&#39;s Media (Insect Dissecting Medium)</td>
			<td style="width:148px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:136px;">30611031-2</td>
			<td style="width:191px;"></td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:247px;">41 Paraformaldehyde AQ</td>
			<td style="width:148px;">Electronic Microscopy Sciences</td>
			<td style="width:136px;">50-259-99</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:247px;">Mitotracker Green (overall mitochondrial stain)</td>
			<td style="width:148px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:136px;">m7514</td>
			<td>Reconstitute and Aliquot</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:247px;">Tetramethylrhodamine ethyl ester perchlorate</td>
			<td style="width:148px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:136px;">87917-25MG</td>
			<td>Reconstitute and Aliquot</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:247px;">MitoSox (Mito-Ros stain)</td>
			<td style="width:148px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:136px;">m36008</td>
			<td>Reconstitute and Aliquot</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:247px;">PolyLysine</td>
			<td style="width:148px;">MP Biomedicals</td>
			<td style="width:136px;">ICN15017625</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:247px;">Fly Vials</td>
			<td style="width:148px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:136px;">AS-515</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:247px;">Fly Conicals</td>
			<td style="width:148px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:136px;">AS-355</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:247px;">Fly Vial Flugs</td>
			<td style="width:148px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:136px;">AS273</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:247px;">Fly Conical Flugs</td>
			<td style="width:148px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:136px;">AS 277</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:247px;">Jazzmix Drosophila food (Drosophila food)</td>
			<td style="width:148px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:136px;">AS153</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:247px;">Bovine Serum Albumin</td>
			<td style="width:148px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:136px;">A9647-50G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:247px;">Cyclin E Antibody (d-300)</td>
			<td style="width:148px;">Santa Cruz</td>
			<td style="width:136px;">sc- 33748</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:247px;">ATPB antibody [3D5] - Mitochondrial Marker</td>
			<td style="width:148px;">AbCam</td>
			<td style="width:136px;">ab14730</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:247px;">Cy3 AffiniPure Goat Anti-Mouse IgG (H+L)</td>
			<td style="width:148px;">Jackson ImmunoResearch</td>
			<td style="width:136px;">115-165-146</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="44">
			<td height="44" style="height:44px;width:247px;">Cy5 AffiniPure Goat Anti-Rabbit IgG (H+L)</td>
			<td style="width:148px;">Jackson ImmunoResearch</td>
			<td style="width:136px;">111-175-144</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="29">
			<td height="29" style="height:29px;width:247px;">Hoechst</td>
			<td style="width:148px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:136px;">H3570</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="30">
			<td height="30" style="height:30px;width:247px;">VectaShield</td>
			<td style="width:148px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:136px;">H100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:247px;">Azer Scientific EverMark Select Microscope Slides</td>
			<td style="width:148px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:136px;">22-026-252</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="30">
			<td height="30" style="height:30px;width:247px;">Microscope Cover Glass</td>
			<td style="width:148px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:136px;">12-542-B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="30">
			<td height="30" style="height:30px;width:247px;">Name</td>
			<td style="width:148px;">Company</td>
			<td style="width:136px;">Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:247px;">Mat Tek Corp&#160;Glass Bottom Mircrowell Dish</td>
			<td style="width:148px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:136px;">P35G-0-14-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:247px;">Active Dried Yeast</td>
			<td style="width:148px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:136px;">ICN10140001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:247px;">Confocal Microscope</td>
			<td style="width:148px;">Carl Zeiss</td>
			<td style="width:136px;">LSM 700</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="47">
			<td height="47" style="height:47px;width:247px;">Dumont #5 Forceps</td>
			<td style="width:148px;">Fine Science Technologies</td>
			<td style="width:136px;">11251-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="51">
			<td height="51" style="height:51px;width:247px;">Moria Nickel Plated Pin Holder</td>
			<td style="width:148px;">Fine Science Technologies</td>
			<td style="width:136px;">26016-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="44">
			<td height="44" style="height:44px;width:247px;">Minutien Pins</td>
			<td style="width:148px;">Fine Science Technologies</td>
			<td style="width:136px;">26002-15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:46px;width:247px;">MYFP ( w[*]; P{w[+mC]=sqh-EYFP-Mito}3 )</td>
			<td style="width:148px;">Bloomington Stock Center</td>
			<td style="width:136px;">7194</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:247px;">Fly Pad</td>
			<td style="width:148px;">Fly stuff</td>
			<td style="width:136px;">59-118</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:247px;">Blowgun</td>
			<td style="width:148px;">Fly stuff</td>
			<td style="width:136px;">54-104</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:247px;">Blowgun needle</td>
			<td style="width:148px;">Flystuff</td>
			<td style="width:136px;">54-119</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:247px;">Dissecting Microscope</td>
			<td style="width:148px;">Carl Zeiss</td>
			<td style="width:136px;">Stemi 2000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:247px;">Analyses software</td>
			<td style="width:148px;">Carl Zeiss</td>
			<td style="width:136px;">Zen&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:247px;">Analyses software</td>
			<td style="width:148px;">Open source</td>
			<td style="width:136px;">Image J</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:247px;">Research Macro Zoom Microscope</td>
			<td style="width:148px;">Olympus</td>
			<td style="width:136px;">MVX10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="39">
			<td height="39" style="height:39px;width:247px;">QICAM Fast 1394 Cooled Digital Camera, 12-bit, Mono&#160;</td>
			<td style="width:148px;">QImaging</td>
			<td style="width:136px;">QIC-F-M-12-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">QCapture Pro 5.1</td>
			<td style="width:148px;">QImaging</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

studying mitochondrial structure and function in drosophila ovaries

Analysis of the mitochondrial structure-function relationship is required for a thorough understanding of the regulatory mechanisms of mitochondrial functionality. Fluorescence microscopy is an indispensable tool for the direct assessment of mitochondrial structure and function in live cells and for studying the mitochondrial structure-function relationship, which is primarily modulated by the molecules governing fission and fusion events between mitochondria. This paper describes and demonstrates specific methods for studying mitochondrial structure and function in live as well as in fixed tissue in the model organism Drosophila melanogaster. The tissue of choice here is the Drosophila ovary, which can be isolated and made amenable for ex vivo live confocal microscopy. Furthermore, the paper describes how to genetically manipulate the mitochondrial fission protein, Drp1, in Drosophila ovaries to study the involvement of Drp1-driven mitochondrial fission in modulating the mitochondrial structure-function relationship. The broad use of such methods is demonstrated in already-published as well as in novel data. The described methods can be further extended towards understanding the direct impact of nutrients and/or growth factors on the mitochondrial properties ex vivo. Given that mitochondrial dysregulation underlies the etiology of various diseases, the described innovative methods developed in a genetically tractable model organism, Drosophila, are anticipated to contribute significantly to the understanding of the mechanistic details of the mitochondrial structure-function relationship and to the development of mitochondria-directed therapeutic strategies.

Watch this Scientific Journal Video about Studying Mitochondrial Structure and Function in Drosophila Ovaries at JoVE.com

Untersuchung der mitochondrialen Struktur und Funktion in Drosophila-Eierstöcken | Biologie | Video

Studying Mitochondrial Structure and Function in Drosophila Ovaries

Analysis of the mitochondrial structure-function relationship is required for a thorough understanding of the regulatory mechanisms of mitochondrial functionality. Specific methods for studying mitochondrial structure and function in live and fixed Drosophila ovaries are described and demonstrated in this paper.

Studieren Mitochondrial Struktur und Funktion in<em&gt; Drosophila</em&gt; Ovarien

Analysis of the mitochondrial structure-function relationship is required for a thorough understanding of the regulatory mechanisms of mitochondrial ...

studying-mitochondrial-structure-and-function-in-drosophila-ovaries

Nanyang Technological University

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Biology

Cellular Processes

Studying Mitochondrial Structure and Function in Drosophila Ovaries

Cellular Respiration

Cell Structure and Function

SCIENTISTS IN ACTION

23.9K Aufrufe.  University of Alabama at Birmingham. Analysis of the mitochondrial structure-function relationship is required for a thorough understanding of the regulatory mechanisms of mitochondrial functionality. Specific methods for studying mitochondrial structure and function in live and fixed Drosophila ovaries are described and demonstrated in this paper. 

Serie: Studying Mitochondrial Structure and Function in Drosophila Ovaries

Dissection of Drosophila Ovaries

Dissection von Drosophila Ovarien

Forschung

Biologie

Studying Aggression in Drosophila (fruit flies)

Aggression is an innate behavior that evolved in the framework of defending or obtaining resources. This complex social behavior is influenced by genetic, hormonal and environmental factors. In many organisms, aggression is critical to survival but controlling and suppressing aggression in distinct contexts also has become increasingly important. In recent years, invertebrates have become increasingly useful as model systems for investigating the genetic and systems biological basis of complex social behavior. This is in part due to the diverse repertoire of behaviors exhibited by these organisms. In the accompanying video, we outline a method for analyzing aggression in Drosophila whose design encompasses important eco-ethological constraints. Details include steps for: making a fighting chamber; isolating and painting flies; adding flies to the fight chamber; and video taping fights. This approach is currently being used to identify candidate genes important in aggression and in elaborating the neuronal circuitry that underlies the output of aggression and other social behaviors.

Studying Aggression in Drosophila fruit flies

Studieren Aggression in Drosophila (Taufliege)

Aggression is an innate behavior that evolved in the framework of defending or obtaining resources.  This complex social behavior is influenced by ...

Microinjection Techniques for Studying Mitosis in the Drosophila melanogaster Syncytial Embryo

This protocol describes the use of the Drosophila melanogaster syncytial embryo for studying mitosis1. Drosophila has useful genetics with a sequenced genome, and it can be easily maintained and manipulated. Many mitotic mutants exist, and transgenic flies expressing functional fluorescently (e.g. GFP) - tagged mitotic proteins have been and are being generated. Targeted gene expression is possible using the GAL4/UAS system2. 

The Drosophila early embryo carries out multiple mitoses very rapidly (cell cycle duration, &asymp;10 min). It is well suited for imaging mitosis, because during cycles 10-13, nuclei divide rapidly and synchronously without intervening cytokinesis at the surface of the embryo in a single monolayer just underneath the cortex. These rapidly dividing nuclei probably use the same mitotic machinery as other cells, but they are optimized for speed; the checkpoint is generally believed to not be stringent, allowing the study of mitotic proteins whose absence would cause cell cycle arrest in cells with a strong checkpoint. Embryos expressing GFP labeled proteins or microinjected with fluorescently labeled proteins can be easily imaged to follow live dynamics (Fig. 1). In addition, embryos can be microinjected with function-blocking antibodies or inhibitors of specific proteins to study the effect of the loss or perturbation of their function3. These reagents can diffuse throughout the embryo, reaching many spindles to produce a gradient of concentration of inhibitor, which in turn results in a gradient of defects comparable to an allelic series of mutants. Ideally, if the target protein is fluorescently labeled, the gradient of inhibition can be directly visualized4. It is assumed that the strongest phenotype is comparable to the null phenotype, although it is hard to formally exclude the possibility that the antibodies may have dominant effects in rare instances, so rigorous controls and cautious interpretation must be applied. Further away from the injection site, protein function is only partially lost allowing other functions of the target protein to become evident.

Microinjection Techniques for Studying Mitosis in the Drosophila melanogaster Syncytial Embryo

This protocol describes the use of microinjection and high resolution imaging in the Drosophila melanogaster syncytial embryo to study mitosis.

Mikroinjektion Techniken zur Untersuchung Mitose in der Drosophila melanogaster Syncytial Embryo

This protocol describes the use of the Drosophila melanogaster syncytial embryo  for studying mitosis1.  Drosophila has useful genetics with a sequenced ...

Monitoring Heart Function in Larval Drosophila melanogaster for Physiological Studies

We present various methods to record cardiac function in the larval Drosophila. The approaches allow heart rate to be measured in unrestrained and restrained whole larvae. For direct control of the environment around the heart another approach utilizes the dissected larvae and removal of the internal organs in order to bathe the heart in desired compounds. The exposed heart also allows membrane potentials to be monitored which can give insight of the ionic currents generated by the myocytes and for electrical conduction along the heart tube. These approaches have various advantages and disadvantages for future experiments that are discussed. The larval heart preparation provides an additional model besides the Drosophila skeletal NMJ to investigate the role of intracellular calcium regulation on cellular function. Learning more about the underlying ionic currents that shape the action potentials in myocytes in various species, one can hope to get a handle on the known ionic dysfunctions associated to specific genes responsible for various diseases in mammals.

Monitoring Heart Function in Larval Drosophila melanogaster for Physiological Studies

We present various ways to monitor heart function in the larva of Drosophila for assessing questions dealing with the function of gap junctions, ion channel mutations, modulation of pacemaker activity and pharmacological studies.

Überwachung Herzfunktion Larven Drosophila melanogaster Für physiologische Untersuchungen

We present various methods to record cardiac function in the larval Drosophila. The approaches allow heart rate to be measured in unrestrained  and  ...

The Importance of Correct Protein Concentration for Kinetics and Affinity Determination in Structure-function Analysis 

In this study, we explore the interaction between the bovine cysteine protease inhibitor cystatin B and a catalytically inactive form of papain (Fig. 1), a plant cysteine protease, by real-time label-free analysis using Biacore X100. Several cystatin B variants with point mutations in areas of interaction with papain, are produced. For each cystatin B variant we determine its specific binding concentration using calibration-free concentration analysis (CFCA) and compare the values obtained with total protein concentration as determined by A280. After that, the kinetics of each cystatin B variant binding to papain is measured using single-cycle kinetics (SCK). We show that one of the four cystatin B variants we examine is only partially active for binding. This partial activity, revealed by CFCA, translates to a significant difference in the association rate constant (ka) and affinity (KD), compared to the values calculated using total protein concentration. Using CFCA in combination with kinetic analysis in a structure-function study contributes to obtaining reliable results, and helps to make the right interpretation of the interaction mechanism.

The Importance of Correct Protein Concentration for Kinetics and Affinity Determination in Structure-function Analysis

We apply label-free protein interaction analysis using Biacore X100 for structure-function analysis of the binding of several cystatin B mutants to papain through kinetic characterization. Calibration-free concentration analysis (CFCA) measures the concentration of protein with retained binding activity without the need for a standard curve. We show that confirmation of concentrations using CFCA increases the reliability of the kinetic analysis and that kinetic constants can reliably be determined even if the activity of a recombinant protein is reduced.

Die Bedeutung der richtigen Protein-Konzentration für Kinetik und Affinity Bestimmung in Struktur-Funktions-Analyse

In this study, we explore the interaction between the bovine cysteine protease inhibitor cystatin B and a catalytically inactive form of papain (Fig. 1), ...

Patch Clamp and Perfusion Techniques for Studying Ion Channels Expressed in Xenopus oocytes

The protocol presented here is designed to study the activation of the large conductance, voltage- and Ca2+-activated K+ (BK) channels. The protocol may also be used to study the structure-function relationship for other ion channels and neurotransmitter receptors1. BK channels are widely expressed in different tissues and have been implicated in many physiological functions, including regulation of smooth muscle contraction, frequency tuning of inner hair cells and regulation of neurotransmitter release2-6. BK channels are activated by membrane depolarization and by intracellular Ca2+ and Mg2+ 6-9. Therefore, the protocol is designed to control both the membrane voltage and the intracellular solution. In this protocol, messenger RNA of BK channels is injected into Xenopus laevis oocytes (stage V-VI) followed by 2-5 days of incubation at 18&deg;C10-13. Membrane patches that contain single or multiple BK channels are excised with the inside-out configuration using patch clamp techniques10-13. The intracellular side of the patch is perfused with desired solutions during recording so that the channel activation under different conditions can be examined. To summarize, the mRNA of BK channels is injected into Xenopus laevis oocytes to express channel proteins on the oocyte membrane; patch clamp techniques are used to record currents flowing through the channels under controlled voltage and intracellular solutions.

Patch Clamp and Perfusion Techniques for Studying Ion Channels Expressed in Xenopus oocytes

Ionic current of BK channels is recorded using patch clamp techniques. BK channels are expressed in Xenopus oocytes by injecting messenger RNA. The intracellular solution during patch clamp recordings is controlled by a perfusion system.

Patch-Clamp-und Perfusion Techniken zur Untersuchung von Ionenkanälen ausgedrückt in Xenopus Oozyten

The protocol presented here is designed to study the activation of the large conductance, voltage- and Ca2+-activated K+ (BK) channels. The protocol may ...

Dissection and Staining of Drosophila Larval Ovaries

Many organs depend on stem cells for their development during embryogenesis and for maintenance or repair during adult life. Understanding how stem cells form, and how they interact with their environment is therefore crucial for understanding development, homeostasis and disease. The ovary of the fruit fly Drosophila melanogaster has served as an influential model for the interaction of germ line stem cells (GSCs) with their somatic support cells (niche) 1, 2. The known location of the niche and the GSCs, coupled to the ability to genetically manipulate them, has allowed researchers to elucidate a variety of interactions between stem cells and their niches 3-12.
Despite the wealth of information about mechanisms controlling GSC maintenance and differentiation, relatively little is known about how GSCs and their somatic niches form during development. About 18 somatic niches, whose cellular components include terminal filament and cap cells (Figure 1), form during the third larval instar 13-17. GSCs originate from primordial germ cells (PGCs). PGCs proliferate at early larval stages, but following the formation of the niche a subgroup of PGCs becomes GSCs 7, 16, 18, 19. Together, the somatic niche cells and the GSCs make a functional unit that produces eggs throughout the lifetime of the organism.
Many questions regarding the formation of the GSC unit remain unanswered. Processes such as coordination between precursor cells for niches and stem cell precursors, or the generation of asymmetry within PGCs as they become GSCs, can best be studied in the larva. However, a methodical study of larval ovary development is physically challenging. First, larval ovaries are small. Even at late larval stages they are only 100&mu;m across. In addition, the ovaries are transparent and are embedded in a white fat body. Here we describe a step-by-step protocol for isolating ovaries from late third instar (LL3) Drosophila larvae, followed by staining with fluorescent antibodies. We offer some technical solutions to problems such as locating the ovaries, staining and washing tissues that do not sink, and making sure that antibodies penetrate into the tissue. This protocol can be applied to earlier larval stages and to larval testes as well.

Dissection and Staining of Drosophila Larval Ovaries

How niches and stem cells form during development is an important question with practical implications. In the Drosophila ovary, germ line stem cells and their somatic niches form during larval development. This video demonstrates how to dissect, stain and mount female gonads from late third instar (LL3) Drosophila larvae.

Dissection und Färbung von Drosophila Larven Ovarien

Many organs depend on stem cells for their development during embryogenesis and for maintenance or repair during adult life. Understanding how stem cells ...

A Protocol for Computer-Based Protein Structure and Function Prediction

Genome sequencing projects have ciphered millions of protein sequence, which require knowledge of their structure and function to improve the understanding of their biological role. Although experimental methods can provide detailed information for a small fraction of these proteins, computational modeling is needed for the majority of protein molecules which are experimentally uncharacterized. The I-TASSER server is an on-line workbench for high-resolution modeling of protein structure and function. Given a protein sequence, a typical output from the I-TASSER server includes secondary structure prediction, predicted solvent accessibility of each residue, homologous template proteins detected by threading and structure alignments, up to five full-length tertiary structural models, and structure-based functional annotations for enzyme classification, Gene Ontology terms and protein-ligand binding sites. All the predictions are tagged with a confidence score which tells how accurate the predictions are without knowing the experimental data. To facilitate the special requests of end users, the server provides channels to accept user-specified inter-residue distance and contact maps to interactively change the I-TASSER modeling; it also allows users to specify any proteins as template, or to exclude any template proteins during the structure assembly simulations. The structural information could be collected by the users based on experimental evidences or biological insights with the purpose of improving the quality of I-TASSER predictions. The server was evaluated as the best programs for protein structure and function predictions in the recent community-wide CASP experiments. There are currently &gt;20,000 registered scientists from over 100 countries who are using the on-line I-TASSER server.

Guidelines for computer based structural and functional characterization of protein using the I-TASSER pipeline is described. Starting from query protein sequence, 3D models are generated using multiple threading alignments and iterative structural assembly simulations. Functional inferences are thereafter drawn based on matches to proteins with known structure and functions.

Ein Protokoll für die Computer-Based Protein Structure and Function Prediction

Genome sequencing projects have ciphered millions of protein sequence, which require knowledge of their structure and function to improve the ...

Functional Reconstitution and Channel Activity Measurements of Purified Wildtype and Mutant CFTR Protein

The Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR) is a unique channel-forming member of the ATP Binding Cassette (ABC) superfamily of transporters. The phosphorylation and nucleotide dependent chloride channel activity of CFTR has been frequently studied in whole cell systems and as single channels in excised membrane patches. Many Cystic Fibrosis-causing mutations have been shown to alter this activity. While a small number of purification protocols have been published, a fast reconstitution method that retains channel activity and a suitable method for studying population channel activity in a purified system have been lacking. Here rapid methods are described for purification and functional reconstitution of the full-length CFTR protein into proteoliposomes of defined lipid composition that retains activity as a regulated halide channel. This reconstitution method together with a novel flux-based assay of channel activity is a suitable system for studying the population channel properties of wild type CFTR and the disease-causing mutants F508del- and G551D-CFTR. Specifically, the method has utility in studying the direct effects of phosphorylation, nucleotides and small molecules such as potentiators and inhibitors on CFTR channel activity. The methods are also amenable to the study of other membrane channels/transporters for anionic substrates.

Described here is a rapid and effective procedure for functional reconstitution of purified wild-type and mutant CFTR protein that preserves activity for this chloride channel, which is defective in Cystic Fibrosis. Iodide efflux from reconstituted proteoliposomes mediated by CFTR allows studies of channel activity and the effects of small molecules.

Funktionelle Rekonstitution und Kanalaktivitätsmessungen von gereinigtem Wildtyp und mutierten CFTR-Protein

The Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR) is a unique channel-forming member of the ATP Binding Cassette (ABC) superfamily of ...

Experimental Approaches to Study Mitochondrial Localization and Function of a Nuclear Cell Cycle Kinase, Cdk1

Although mitochondria possess their own transcriptional machinery, merely 1% of mitochondrial proteins are synthesized inside the organelle. The nuclear-encoded proteins are transported into mitochondria guided by their mitochondria targeting sequences (MTS); however, a majority of mitochondrial localized proteins lack an identifiable MTS. Nevertheless, the fact that MTS can instruct proteins to go into the mitochondria provides a valuable tool for studying mitochondrial functions of normally nuclear and/or cytoplasmic proteins. We have recently identified the cell cycle kinase CyclinB1/Cdk1 complex in the mitochondria. To specifically study the mitochondrial functions of this complex, mitochondrial overexpression and knock-down of this complex without interfering with its nuclear or cytoplasmic functions were essential. By tagging CyclinB1/Cdk1 with MTS, we were able to achieve mitochondrial overexpression of this complex to study its mitochondrial targets as well as functions. Via tagging dominant-negative Cdk1 with MTS, inhibition of Cdk1 activity was accomplished particularly in the mitochondria. Potential mitochondrial targets of CyclinB1/Cdk1 complex were identified using a gel-based proteomics approach. Unlike traditional 2D gel analysis, we employed 2-dimensional difference gel electrophoresis (2D-DIGE) technology followed by phosphoprotein staining to fluorescently label differentially phosphorylated proteins in mitochondrial Cdk1 expressing cells. Identification of phosphoprotein spots that were altered in wild type versus dominant negative Cdk1 bearing mitochondria revealed the identity of mitochondrial targets of Cdk1. Finally, to determine the effect of CyclinB1/Cdk1 mitochondrial localization in cell cycle progression, a cell proliferation assay using a synthetic thymidine analogue EdU (5-ethynyl-2&#8242;-deoxyuridine) was used to monitor the cells as they go through the cell cycle and replicate their DNA. Altogether, we demonstrated a variety of approaches available to study mitochondrial localization and activity of a cell cycle kinase. These are advanced, yet easy to follow methods that will be beneficial to many cell biology researchers.

Here, we outline how to study mitochondrial localization of a (cell cycle) kinase, and how to determine its sub-mitochondrial location as well as potential mitochondrial substrates/targets. Forced expression of proteins into the mitochondria provides a useful tool for studying the functional consequences of mitochondrial localization of a protein of interest.