Ahir es publicava NeuroPal, un atles multicolor per a la identificació neuronal de Caenorhabditis elegants, que abasta tot el cervell d’aquest nematode de vida lliure. Crescut en el laboratori damunt de cultius bacterians en placa, el sistema nerviós de C. elegans és un dels més ben estudiats entre els metazous. Eviatar Yemini del Department of Biological Sciences del Howard Hughes Medical Institute encapçala l’article sobre NeuroPAL, una soca de C. elegans que incorpora un mapa de color fluorescent estereotipat que permet la identificació de totes les neurones que integren el seu sistema nerviós. A través d’un programa semi-automatitzat, Yemini et al. visualitzen els patrons d’expressió dels gens reportadors. El sistema els permet també d’identificar defectes en la diferenciació neuronal associats a mutacions. Amb combinació amb GCaMP poden també seguir patrons dinàmics d’activitat neuronal del cervell de C. elegans. Yemini et al. exposen tres aplicacions de NeuroPAL: 1) la determinació dels patrons d’expressió de tots els receptors metabotròpics de neurotransmissors com l’acetilcolina, l’àcid gamma-aminobutíric (GABA) i el glutamat; 2) la descoberta en canvis de destí cel·lular provocats per mutacions en factors de transcripció; 3) el registre de l’activitat cerebral com a resposta a senyals químics.
Yemini et al. han dissenyat un transgènics multicolor, que han denominat NeuroPAL (per les sigles d’atles policromàtic neuronal de fites). Els cucs hermafrodites de NeuroPAL presenten doncs una fluorescència multicolor estereotípica en tot el seu sistema nerviós, de manera que es possible resoldre totes i cadascuna de les neurones que l’integren. Com que en aquesta fluorescència multicolor no hi ha participen els canals d’emissió del verd, del cian o del groc, aquests colors queden lliures per a l’ús d’altres gens reportadors.
El sistema nerviós de C. elegans
NeuroPAL vol superar algunes de les limitacions de les tècniques actuals d’imatgeria aplicades al sistema nerviós i, concretament, al cervell de C. elegans. L’objectiu és identificar de manera unívoca cada neurona, especialment en aquelles àrees on el sistema nerviós s’aparta de l’esterotipicitat, com passa amb els cossos neuronals de dins dels ganglis.
Quaranta-un reportadors específics
Els cucs NeuroPAL contenen una combinació de 41 reportadors específics de neurona que se sobreposen de manera selectiva. Cadascun d’aquests reportadors expressa un subconjunt de quatre fluoròfors diferenciables. Cada neurona expressa una combinació estereotipada de fluoròfors, i així se la pot identificar per la combinació de color i de posició.
Entre els fluoròfors de NeuroPAL, Yemini et al. han exclòs els colors verd, cian o groc. Així damunt de NeuroPAL es poden co-expressar marcadors que sí empren aquests colors (GFP, CFP, YFP, mNeonGreen, GCaMP).
Un mapa de resolució neuronal de l’expressió dels receptors d’ACh, GABA i Glu
Yemini et al. presenten en el mateix article un mapa dels patrons d’expressió gènica de tots els receptors metabotròpics dels tres neurotransmissors més habituals (l’acetilcolina, el GABA i el glutamat).
El rol d’EOR-1/PLZF i PAG-3/Gfi
En el desenvolupament de C. elegans el destí cel·lular és prefigurat per un conjunt de factors de transcripció que activen o inactiven l’expressió de gens. En el sistema nerviós són especialment rellevants EOR-1/PLZF i PAG-3/Gfi. Yemini et al. han estudiat com mutacions en aquests dos factors de transcripció alteren el destí neuronal.
L’activitat cerebral de C. elegans davant de substàncies atractives i repulsives
Yemini et al. estudien les respostes d’activitat cerebral de C. elegans davant d’un repel·lent gustatiu, i dos atraients olfactius. El repel·lent gustatiu utilitza és una solució salina (NaCl 160 mM), i els dos atraients olfactius són la 2-butanona (a 100 ppm) i la 2,3-pentanediona (a 100 ppm).
Resposta de cucs immobilitzats en un xip microfluidic a tres estímuls químics diferents: NaCl, 2-butanona i 2,3-pentanediona. A través del microscopi confocal el color de NeuroPAL permetia la identificació de totes les neurones. L’activitat era seguida a través del sensor panneuronal de calci GCaMP6s
Per seguir l’activitat neuronal empren GCaMP, que posa de manifest l’activitat dels nuclis neuronals. Yemini et al. admeten que això deixa fora de detecció esdeveniments localitzats dels compartiments axodendrítics. Així doncs, la línia de treball que tenen per endavant és aprofundir en l’anotació de les connexions sinàptiques entre neurones i la seva variabilitat.
Lligams:
- NeuroPAL: A Multicolor Atlas for Whole-Brain Neuronal Identification in C. elegans. Eviatar Yemini, Albert Lin, Amin Nejatbakhsh, Erdem Varol, Ruoxi Sun, Gonzalo E. Mena, Aravinthan D. T. Samuel, Liam Paninski, Vivek Venkatachalam, Oliver Hobert. Cell (2020)
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada