Modelový organismus
Drosophila melanogaster
Mgr. Pavel Dobeš, Ph.D.
Charakteristika druhu Drosophila melanogaster
 octomilka obecná, banánová muška, common fruit fly
 třída hmyz (Insecta), řád dvoukřídlí (Diptera), čeleď octomilkovití (Drosophilidae)
 dospělci velcí cca 2-3 mm, larvy až dvakrát tak velké
 spadané a kvasící ovoce
 krmivo pro laboratorní a zájmové chovy, modelový organismus (CharlesW.Woodworth)
Životní cyklus
 krátký generační cyklus – generační čas dva týdny při teplotě 21°C
 velké množství potomků – samička naklade až 500 vajíček během deseti dní
Chov a manipulace
 nenáročné na chov a prostor
 chov v teplotě mezi 20 a 25 °C (teplota významně ovlivňuje délku životního cyklu)
 průsvitné nádoby s pěnovou nebo vatovou zátkou
 umělá potrava: rozdrcené banánové slupky s kvasnicemi
komerčně dostupná média předpřipravená média
standardní médium (voda, agar, bramborová kaše v prášku, sušené
kvasnice, cukr, kyselina askorbová, fungicid Nipagin)
 anestézie komerčními přípravky (FlyNap® Anesthetic Kit), chladem, éterem nebo CO2
 manipulace štětečkem pod preparačním mikroskopem
Pohlavní dimorfismus
 u dospělců pohlaví (X:A poměr) snadno identifikovatelné (konec abdomenu, sex combs)
 po většinu reprodukce mohou samičky použít sperma uchované z prvního páření, proto
je pro křížení nutné vybírat nespářené samičky (8 – 12 hodin po vylíhnutí)
Páření a křížení
 přidání několika samiček (virgins) a menšího počtu samečků na novou potravu
 samičky se mohou pářit už cca 8 až 12 hodin po vylíhnutí
 zásnubní tanec
 sušené kvasnice podporují páření
Genetika D. melanogaster
 4 páry chromozómů (X,Y, 2. a 3. metacentrický, 4. velmi malý)
 jeden z prvních živočichů používaných v genetice; dědičnost (T. H. Morgan, 1910)
 kompletně zmapovaný genom (cca 15 tis. genů)
 polytenní chromozómy ve slinných žlázách
 balancerové chromozómy s mnohočetnými inverzemi, které znemožňují rekombinaci
mezi nimi a jejich homologickými protějšky (žádný crossing over, udržování letálních
mutací v heterozigotním stavu)
Genetika D. melanogaster
Markery a určování fenotypu w1; Cy1
Markery a určování fenotypu
Markery a určování fenotypu
 larvy a kukly bez křídel a chloupků
 velikost a tvar těla (Tb), fluorescenční proteiny (GFP, RFP)
wild type Tb
Mutace a transgenní linie
 přirozené mutace
 mutageny (ethylmetane sulfonane,
ethylnitrosourea, inserční mutageneze)
 fúzní proteiny
 fluorescenční proteiny
UAS-Gal4 systém pro regulaci exprese genů
 převzat z genetiky kvasinek
„driver line“ – specifický promotor určující místo a čas syntézy GAL4
• GAL4 – váže se na DNA a aktivuje transkripci
„responder line“ – Upstream Activating Sequences místem pro vazbu GAL4
• RNAi konstrukt – jeho transkripce je pod vlivem UAS
Duffy. Genesis, 34(1-2): 1-15, 2002.
Responder line Driver line
UAS-Gal4 systém pro regulaci exprese genů
 nutná znalost sekvence regulovaného genu, chov při 29 °C
 umožňuje místní i časovou kontrolu exprese zvoleného genu (dostupné Gal4 drivery
tkáňově i časově specifické – např. Bloomington)
 Actin-Gal4, hemolectin-Gal4, Hemese-Gal4, Lz-Gal4, PPL-Gal4, NP1-Gal4 a další
 knock-down (UAS-RNAi, UAS-rpr) i overexprese zvoleného genu (UAS-sekvence genu)
 umožňuje udržení letálních mutací a mutací způsobujících sterilitu (projeví se až zkřížení
s danou driver linií)
 nekompletní knock-down, off-target efekty
http://flybase.org/
Drosophila melanogaster
Drosophila melanogaster v imunologii
 genetika, vývojová biologie, neurobiologie, behavioralní studie, imunologie a další
 využití mutantů, tkáňově specifických knock-downů, oversexprese, mikroinjekce nebo
přídavek modulátorů imunity do potravy (in vivo)
 zdroj hemolymfy a dalších tkání s imunitní funkcí (in vitro)
 studium vrozené imunity (Toll a Imd dráha, hemocyty apod.)
 mikrobiální a virové infekce (s potravou, kontaktem, mikroinjekcí, pricking)
Hallem et al., Current Biology 17, 898–904, May 15, 2007 (supplement)
Drosophila melanogaster v imunologii
D. melanogaster infikovaná hlísticemi Heterorhabditis bacteriophora a jejich
symbiotickými baktériemi Photorhabdus luminescens (GFP).
 parazitární infekce (entomopatogenní hlístice)
Drosophila melanogaster v imunologii
0
1
2
3
4
5
6
Hexw1118
Lectin24DB105118KK
Lectin24DB45294GD
Lectin28C104201KK
SPARC100566KK
SPARC16677GD
Eater4301GD
dSR-CI49964GD
Glutactin101918KK
Glutactin15428GD
Glutactin15429GD
CG4950106280KK
CG49509931GD
CG76079208GD
CG4250101949KK
Normalizedmortality(fold)
**
**
** **
 parazitární infekce (entomoparazitické vosičky)
 reakce imunitního systému podobná jako v případě tumorů
Drosophila melanogaster v imunologii
Foto from Yves Carton
Masarykova univerzita
Přírodovědecká fakulta
Ústav experimentální biologie
Fyziologie a imunilogie živočichů
CZ.1.07/2.3.00/30.0009