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꿀벌 두뇌의 다른 지역에서 phospholipase C (PLC)에 pharmacologic 에이전트의 억제 효과 테스트 하려면 우리는 그 지역에서 PLC 활동을 측정 하는 생 화 확 적인 분석 결과 제시. 이 분석 결과 PLC 활동 조직 들 뿐만 아니라 다른 행동을 전시 하는 꿀벌 들을 비교 하는 데 유용 수 있습니다.
꿀벌은 복잡 한 행동과 학습, 메모리, 및 분업 등 더 높은 두뇌 기능을 평가 하기 위한 모형 유기 체. 버섯 몸 (MB)은 복잡 한 꿀벌 행동의 신경 기질 수 제안 더 높은 두뇌 센터 이다. 이전 연구 유전자와 단백질을 차동는 MBs 및 다른 뇌 영역에 표시 됩니다 확인, 각 지역에 있는 단백질의 활동은 아직 완전히 이해 되지. 두뇌에 있는이 단백질의 기능을 공개, 약리학 적인 분석 가능한 접근 이지만 약리학 적인 조작 사실 이러한 두뇌 지구에서 단백질 활동 변경 확인을 첫 번째 필요.
우리는 이전 phospholipase C (PLC) 다른 두뇌 지역에 보다 MBs에 인코딩 하는 유전자의 높은 식 식별 하 고 약리학 꿀벌 행동에 PLC의 참여 평가. 그 연구에서 우리는 화학적 두 pharmacologic 에이전트를 테스트 하 고 그들은 PLC는 MBs 및 다른 뇌 영역에서 활동 감소 확인. 여기, 우리는 꿀벌 뇌 homogenate에서 PLC 활동을 검출 하는 방법에 대 한 자세한 설명을 제시. 이 분석 결과 시스템에서 homogenates 서로 다른 뇌 영역에서 파생 된 합성 fluorogenic 기판으로 반응 하 고 PLC 활동에서 발생 하는 형광은 계량 두뇌 지구 사이 비교. 우리는 또한 동일한 시스템을 사용 하 여 PLC 활동에 특정 약물의 억제 효과의 평가 설명 합니다. 이 시스템은 다른 생 형광 화합물 및 분석 결과 구성 요소와 조직의 흡 광도 의해 영향을 가능성이 높습니다, 하지만이 시스템을 사용 하 여 PLC 활동의 측정은 안전 하 고 전통적인 분석 결과 사용 하 여 보다 쉽게는 방사선된 기판을 필요합니다. 간단한 절차와 조작 PLC 활동 두뇌와 다른 사회적 작업에 관련 된 꿀벌의 다른 조직에서 검사 수 있습니다.
유럽 꿀벌 (Apis mellifera L.)는 eusocial 곤충, 그리고 여성 꿀벌 표시 노동의 연령에 따라과 계급 종속 복제. 예를 들어 '노동자' 라고 하는 꿀벌의 메 마른 계급, 젊은 개인이 오래 된 것 들 꼴 꿀 및 꽃가루 하이브1밖에 서 하는 동안이 broods 피드. 학습 및 메모리 채집 반복적으로 음식 소스와 그들의 둥지 사이 앞뒤로 이동 해야 합니다 때문에 좋은 음식 소스 춤을 통해 그들의 nestmates의 위치를 의사 소통 능력은, 꿀벌의 삶에 매우 중요 하다 통신1. 이전 학문 설명 MB, 곤충에 더 높은 두뇌 센터는 꿀벌2,,34의 학습 및 기억 능력에 관여 했다. 차동 표현한 유전자와 단백질 꿀벌5,6,7,8,,910 의 다양 한 두뇌 지역에서 발견 되었습니다. 11, 각 뇌 영역의 독특한 기능 관련 제안. 약리학 적인 억제 또는 관심사의 단백질의 활성화는 꿀벌 행동12,,1314에 단백질의 기능을 잘 사용된 접근, 그것은 알 모든 약물 여부 꿀벌 두뇌의 다른 지역에서 기능적 효과 있다. 같은 약물의 기능 유효성 검사 행동 약리학의 연구에서 결론을 강화 것입니다.
여기, 우리는 PLC, 마우스 인식15,,1617,18에 연루 효소 중 하나에 집중 한다. PLC는 칼슘을 이노 시 톨 1,4,5-trisphosphate (IP3) 및 diacylglycerol (DAG)19,,2021에 phosphatidylinositol 4, 5 bisphosphate (핍2)를 저하 하 여 신호를 트리거합니다. IP3 IP3 수용 체 (ER), 바인딩과 그물에 응급실에서 칼슘 이온의 출시로 이어지는 열립니다. 나온된 칼슘 calmodulin와 칼슘 calmodulin 인당 단백질 키 니 아 II (CaMKII)와 단백질 키 니 아 제 C (PKC) DAG의 존재를 활성화합니다. 두 단백질 kinases는 학습 및 메모리22,23,이 과정에서 PLC의 참여와 참여. Plc는 하위 유형, PLCβ, PLCγ, PLCε,20그들의 구조 따라 등으로 분류 됩니다. 각 PLC 하위 컨텍스트20에서 활성화 되 고 그 하위 인코딩 유전자 차동 다른 조직에 표현 됩니다. 우리는 이전 증명 꿀벌 MBs 유전자는 나머지 뇌 영역24, 보다 높은 수준에서 PLCβ 및 PLCε 하위 인코딩 익스프레스 고 두 팬 PLC 억제제 (edelfosine, 네오 마이 신 황산 [네오 마이 신])에서 PLC 활동 감소 다른 지역 두뇌와, 참으로, 꿀벌24의 학습 및 기억 능력에 영향을 미칠.
전통적으로, PLC의 효소 활동 방사선된 핍225, 적절 한 훈련, 장비 및 시설 필요를 사용 하 여 측정 되었습니다 했다. 최근, PLC의 합성 fluorogenic 기판 설립된26, 표준 실험실에서 PLC 활동을 평가 하기 쉽게 되었습니다. 여기, 우리 fluorogenic 기판을 사용 하 여 꿀벌의 다른 뇌 영역에 PLC 활동을 감지 하 고 이후에이 조직에 PLC에 edelfosine의 네오 마이 신 억제 효과 테스트 하는 자세한 프로토콜을 제시. 프로토콜 기본 조작만 필요, 그것은 꿀벌 다른 사회적 작업에 할당 된 다른 조직에서 PLC 활동 또는 뇌의 연구에 적용할 수 있습니다.
1입니다. 구하고 꿀벌의 캡처
2입니다. 꿀벌 뇌의 해 부
3입니다. 뇌 Homogenates의 준비
4. PLC 반응 두뇌 Homogenates에서
5. PLC 활동에서 발생 하는 형광의 탐지
6. 테스트 Pharmacologic 에이전트의 금지 조치의
7. 통계 분석
Homogenates 뇌에에서 단백질 농도:
우리는 사실을 꿀벌을 사용 하 여 homogenates을 준비. 원래 homogenates에서 계산된 단백질 농도 그림 3에 나와 있습니다. 원래 homogenate에 대략적인 단백질 농도 했다 다음과 같습니다: 1.5 m g/mL는 MBs에서 그리고 다른 두뇌 지역에 2.3 mg/mL. 우리가 사용 하는 많은 당 두 꿀벌 그리고 6 많은 분석 했다.
뇌 Homogenates에서 PLC 활동의 탐지:
파일럿 실험에서 우리는 MBs에서 보다 다른 두뇌 지구에서 높은 형광을 감지. 따라서, 우리는 다른 두뇌 지역의 homogenate를 사용 하 여 예비 실험을 반복 하 고 반응 시간 (즉, 30 분) 및 단백질 금액 (즉, 1.3 µ g) 결정. 이러한 조건에서 반응의 결과 그림 4에 표시 됩니다. 조직 homogenate와 fluorogenic 기판 모두 포함 하는 반응 혼합물 전시 > 조직 homogenate 또는 fluorogenic 기판, PLC 활동 했다 제안 포함 하는 컨트롤 혼합물 보다 4.2-fold 높은 형광 반응 혼합물에서 발견. 상대 형광 MBs (그림 4B)에서 보다 다른 두뇌 지구에서 약 3.4-fold 더 높은 했다.
PLC 활동에 Pharmacologic 에이전트의 억제 효과 분석:
PLC 활동에 팬-PLC 억제제 edelfosine 네오 마이 신에의 효과 검토, 우리는 위의 분석 같은 homogenate를 사용 하 여 1.0 mmol/L edelfosine 또는 0.55 mmol/L 네오 마이 신, 있을 때 반응 수행. Edelfosine, 존재 형광 수준 감소 약 6.0%, 5.4%는 MBs와 다른 두뇌 지역에 각각, edelfosine (그림 4C) 없이 컨트롤에 비해. 네오 마이 신 치료 44%와 20%의 치료는 MBs와 다른 두뇌 지역에 각각 제어 하는 형광 수준 감소 (그림 4D).
그림 1 : 사실을 꿀벌 캡처. 사실을 그녀의 하이브를 반환 곤충 그물에 잡힌 그리고 그녀 50 mL 플라스틱 원뿔 관으로 국한 되었다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2 : 해 부 절차의 도식 대표. 프로토콜에서 언급 한 꿀벌 뇌의 (A) 축 표시 됩니다. 앞쪽 가슴을 머리에서 비 측면에서 표시 됩니다. (B - K) 사진 및 해 부 절차의 삽화 표시 됩니다. 자세한 내용은 본문을 참조 하십시오. 꿀벌의 머리만 제공 됩니다. 기관의 삽화는 생략 된다. MBs 버섯 시체를 =. 스케일 바 해당 1 m m.에 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3 : 뇌 조직 homogenates에서 단백질 농도. 원래 homogenates에서 단백질 농도 BCA 분석 결과 의해 측정 하 고 계산 했다. 표준 편차와 함께 평균 농도 표시 됩니다. 각 주차장에 대 한 두 가지 사실을 꿀벌 사용 되었다 그리고 6 많은 분석 했다. MBs 버섯 시체를 =. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4 : 형광 반응에서 감지. (A)는 fluorogenic 없이 각 조직에 패널 쇼 형광이 기판. 반응은 30 분 1.3 µ g의 단백질을 사용 하 여 수행 되었다. 형광은 microplate 리더에 의해 측정 되었다. 샘플 우물의 값 빈 우물에 의해 수정 되었고 임의의 단위 (호주)에 표시 된. (B)이이 패널 형광 뇌 조직 간의 비교를 보여 줍니다. 패널 A 데이터 빼기에 의해 제어 혼합물에 대 한 수정 되었고 MBs. 계산 된 형광에 의해 정규화 * P < 0.005, 맨-휘트니 U 테스트. 패널 C 와 D 1.0 mmol/L edelfosine (C) 및 (D) 0.55 mmol/L 네오 마이 신의 상대 형광을 표시합니다. 패널 A 와 B 에 사용 된 동일한 homogenates 분석 되었다. 형광 값은 각 조직에 대 한 약물 치료 없이 제어 실험의 결과 의해 정규화 됩니다. 패널 C 의 제어 반응의 데이터는 패널 B에서 같이. D패널에서 모든 homogenates는 다른 실험에 다시 분석 했다. 표준 편차와 함께 평균 형광 값 표시 됩니다. 2 꿀벌 했다 각 많이 사용 되 고 6 많은 분석 했다. P < 0.05, Wilcoxon 서명 순위 테스트. 아니 Hg = homogenate;을 포함 하지 않는 제어 혼합물 MBs 버섯 시체를 =. 패널 B - D Suenami 외 에서 수정 된 게시자의 허가 함께 24 . 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
단백질 활동의 생화학 검사는 심히 중요 한 효소의 활동 억제제, 기판 등 다양 한 분자에 의해 영향을 함께 따라서, 변경할 수 있습니다 때문에 두뇌에 신호 분자를 이해 하기 위한 동물 행동 (예, 학습 및 메모리)5. 꿀벌 연구, 순환 앰프 종속 단백질 키 니 아 제 A, 순환 GMP 종속 단백질 키 니 아 제, PKC, phosphorylated CaMKII, 및 adenylate 있고 같은 효소에 따라 다양 한 두뇌 지구에서 차동 표현 될 보고 immunohistochemistry5,10,29,,3031. 그러나 뇌 영역 간의 효소 활동에 차이, 단지 부분적으로 보고6는. 여기, 우리는 PLC 활동을 감지 하 고 약리학 적인 에이전트는 MBs와 다른 두뇌 지역에서의 억제 효과 평가 대 한 상세한 프로토콜을 설명 합니다.
형광 탐지를 방해 하는 몇 가지 가능한 요인이 있다. 첫째, 그것은 생 화 확 적인 분석 실험을 수행할 때 저하에서 단백질을 보호 하는 것이 중요입니다. 여기서 설명 하는 프로토콜에는 빠른 해 부 두뇌의 필요 합니다. 조직 샘플 고정 되 고 해 부의 각 사이클 후에 빨리 저장 하는 것이 좋습니다. homogenate의 해 동/고정 사이클의 최소화는 단백질의 저하를 방지 하기 위해 중요 한 이기도 합니다.
단백질 저하 외에 배경 형광 및 반응 혼합물에서 흡 광도 수에 영향을 결과이 분석 결과 시스템 PLC 활동 형광 신호에 의해 감지 되 면 있기 때문에. 예를 들어 네오 마이 신 물에 녹아 형광 검출에 영향을 주는 노란 색깔이 있다. 비록 우리가 0.55 mmol/L 네오 마이 신, 재고 솔루션의 1000-fold 희석 사용 농도의 더 최적화 필요 수 있습니다. 또한, 다른 조직에 의해 오염 결과 영향을 미칠 수도 있습니다. 시각적 자극을 감지 하 고 안료를 포함, 망막 분석 결과 잠재적으로 방해 하는 하나의 조직 유형으로를 구성 됩니다.
현재 프로토콜 우리 MBs24보다 다른 두뇌 지구에 있는 높은 PLC 활동 감지. 이 MBs PLC 유전자의 다른 뇌 조직24보다 높은 수준의 익스프레스 밝혀 양적 역 전사 PCR 분석 결과와 일치 했다. 이 모순 WH-15, 부동성 기판26이며 우리가 막과 뇌 homogenates의 cytosolic 분수 구분 하지 않았다는 사실 때문일 수 있습니다. PLCβ와 PLCε는 막 관련 효소32 와 생 핍2 기판 상호 작용할 수 있습니다 고려 하 고, 가능성이 homogenate에서 막 분수의 양을 PLC와 WH-15 사이의 반응을 영향을 줍니다. 또 다른 가능한 설명은 이다 PLC 농도 다른 두뇌 지역에 보다 단백질 생산 및/또는 저하 율에서 차이 MBs에서 높은 수 있습니다. 따라서, 뇌에 진실 fide PLC 활동을 명확히 해야 합니다 더 추가 실험에 의해와 같은 최근 보고 된 새로운 기질을 사용 하 여 막33에 통합, 분석의 막 관련 cytosolic 활동 Plc, Plc 또는 핍의 콘텐츠 측정 또는 각 뇌 조직에서2 .
위의 점을 고려해 서, 여기에 설명 된 PLC 분석 결과 시스템 PLC 하지 여기, 소화 기관, 근육, 생식 기관 등 평가 하는 다른 조직에서 활동을 측정 하 확장할 수 있습니다. 그것은 또한 사실의 두뇌와 다른 사회적인 역할에 PLC 활동의 참여를 평가 하기 위해 간호사 꿀벌 PLC 활동 비교할 수 있습니다.
전반적으로, 여기에 제시 된 분석 결과 시스템 전문 방사선된 핍2 를 사용 하 여 전통적인 접근을 요구 하면서 표준 실험실 장비, 수행할 수 있습니다 때문에 조직 homogenates에서 PLC 활동을 감지에 대 한 가능한 옵션은 시설, 교육과 radioisotopes 장비입니다. 추가 수정 시스템 활용 꿀벌의 복잡 한 동작을 기본 분자 메커니즘에 대 한 우리의 이해를 심화 됩니다.
저자는 공개 없다.
그림 4B - 4 D Suenami 외 에서 수정 된 생물학 오픈의 허가 함께 24 . 저자는 허가 대 한 게시자에 감사. 이 작품은 쇼타 Suenami와 료 미야자키 인간 프론티어 과학 프로그램 (RGY0077/2016)에 의해 지원 되었다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Pierce BCA Protein Assay Kit | ThermoFisher Scientific | 23227 | The reagent kit for measurement of protein concentration |
Pierce Bovine Serum Albumin Standard Ampules 2mg/mL | ThermoFisher Scientific | 23209 | The standard samples used in BCA assay |
Paraffin wax | GC | 13B1X00155000141 | Dental wax used as dissection stage |
Insect pin | Shiga | No. 0 | Stainless, solid head |
PLCglow | KXT Bio | KCH-0001 | A fluorogenic substrate of PLC |
384-well microplate | Corning | 4511 | Low-volume, round-bottom plate in black color |
Gemini EM microplate reader | Molecular Devices | ||
Edelfosine | Santa Cruz Biotechnology | sc-201021 | pan-PLC inhibitor |
Neomycin sulfate | Santa Cruz Biotechnology | sc-3573 | pan-PLC inhibitor |
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