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Imaging Subcellular Structures in the Living Zebrafish Embryo

In vivo imaging provides unprecedented access to the dynamic behavior of cellular and subcellular structures in their natural context. Performing such ...

Ludwig-Maximilians-Universität-München

German Center for Neurodegenerative Diseases

The Rockefeller University

Degeneration of dopaminergic neurons in the substantia nigra is characteristic for Parkinson's disease (PD), the second most common neurodegenerative disorder. Mitochondrial dysfunction is believed to contribute to the etiology of PD. Although most cases are sporadic, recent evidence points to a number of genes involved in familial variants of PD. Among them, a loss-of-function of phosphatase and tensin homolog-induced kinase 1 (PINK1; PARK6) is associated with rare cases of autosomal recessive parkinsonism. In HeLa cells, RNA interference-mediated downregulation of PINK1 results in abnormal mitochondrial morphology and altered membrane potential. Morphological changes of mitochondria can be rescued by expression of wild-type PINK1 but not by PD-associated PINK1 mutants. Moreover, primary cells derived from patients with two different PINK1 mutants showed a similar defect in mitochondrial morphology. Human parkin but not PD-associated mutants could rescue mitochondrial pathology in human cells like wild-type PINK1. Our results may therefore suggest that PINK1 deficiency in humans results in mitochondrial abnormalities associated with cellular stress, a pathological phenotype, which can be ameliorated by enhanced expression of parkin.

Loss-of-function of human PINK1 results in mitochondrial pathology and can be rescued by parkin.

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Tauopathy &#x6591;&#x9A6C;&#x9C7C;&#x6A21;&#x578B;&#x5141;&#x8BB8;&#x795E;&#x7ECF;&#x7EC6;&#x80DE;&#x6B7B;&#x4EA1;&#x548C;&#x836F;&#x7269;&#x8BC4;&#x4EF7;&#x7684;&#x6D3B;&#x4F53;&#x7684;&#x6210;&#x50CF;&#x3002;

Our aging society is confronted with a dramatic increase of patients suffering from tauopathies, which include Alzheimer disease and certain frontotemporal dementias. These disorders are characterized by typical neuropathological lesions including hyperphosphorylation and subsequent aggregation of TAU protein and neuronal cell death. Currently, no mechanism-based cures are available. We generated fluorescently labeled TAU transgenic zebrafish, which rapidly recapitulated key pathological features of tauopathies, including phosphorylation and conformational changes of human TAU protein, tangle formation, neuronal and behavioral disturbances, and cell death. Due to their optical transparency and small size, zebrafish larvae are well suited for both in vivo imaging and drug development. TAU-induced neuronal cell death was imaged by time-lapse microscopy in vivo. Furthermore, we used this zebrafish model to identify compounds targeting the TAU kinase glycogen synthase kinase 3beta (GSK3beta). We identified a newly developed highly active GSK3beta inhibitor, AR-534, by rational drug design. AR-534 reduced TAU phosphorylation in TAU transgenic zebrafish. This transgenic zebrafish model may become a valuable tool for further studies of the neuropathology of dementia.

A zebrafish model of tauopathy allows in vivo imaging of neuronal cell death and drug evaluation.

Notre soci&eacute;t&eacute; vieillissante est confront&eacute;e &agrave; une augmentation spectaculaire des patients souffrant de tauopathies, qui comprennent la maladie d&#39;Alzheimer et certaines d&eacute;mences fronto-temporale. Ces troubles sont caract&eacute;ris&eacute;s par des l&eacute;sions neuropathologiques typiques dont est hyperphosphoryl&eacute;e et ult&eacute;rieure agr&eacute;gation de la prot&eacute;ine TAU et la mort neuronale. Actuellement, aucuns miracles ax&eacute;e sur le m&eacute;canisme ne sont disponibles. Nous avons g&eacute;n&eacute;r&eacute; zebrafish transg&eacute;nique fluorescent &eacute;tiquet&eacute; de TAU, qui rapidement recapitulated principales caract&eacute;ristiques pathologiques des tauopathies, y compris la phosphorylation et les changements de conformation de la prot&eacute;ine TAU humaine, tangle formation, neuronale et des troubles comportements et la mort cellulaire. Gr&acirc;ce &agrave; leur transparence optique et de petite taille, les larves de poisson z&egrave;bre sont bien adapt&eacute;s pour l&#39;imagerie in vivo et le d&eacute;veloppement de m&eacute;dicaments. Mort neuronale induite par le TAU a &eacute;t&eacute; photographi&eacute;e par microscopie Time-Lapse in vivo. En outre, nous avons utilis&eacute; ce mod&egrave;le zebrafish pour identifier des compos&eacute;s ciblant le 3beta TAU kinase glycog&egrave;ne synthase kinase (GSK3beta). Nous avons identifi&eacute; un inhibiteur de GSK3beta hautement actif nouvellement d&eacute;velopp&eacute;, AR-534, par design rationnel des m&eacute;dicaments. AR-534 r&eacute;duit la phosphorylation in zebrafish transg&eacute;nique TAU TAU. Ce mod&egrave;le zebrafish transg&eacute;nique peut devenir un outil pr&eacute;cieux pour poursuivre ses &eacute;tudes de la neuropathologie des d&eacute;mences.

Un mod&egrave;le de poisson-z&egrave;bre de tauopathy permet l&#39;imagerie in vivo de cellules neuronales mort et drogues d&#39;&eacute;valuation.

Unsere alternde Gesellschaft ist mit einen dramatischen Anstieg von Patienten Tauopathien, die Alzheimer-Krankheit und bestimmte Frontotemporale Demenzen leiden konfrontiert. Diese St&ouml;rungen sind charakterisiert durch typische Neuropathologische L&auml;sionen einschlie&szlig;lich Hyperphosphorylation und anschlie&szlig;ende Aggregation von TAU-Protein und neuronalen Zelltod. Derzeit sind keine Heilmittel Wirkmechanismen zur Verf&uuml;gung. Wir generierten Leuchtstoff beschriftetem TAU transgene Zebrafisch, welche rasch Beteiligungsverfahren wichtigsten pathologischen Merkmale der Tauopathien, einschlie&szlig;lich Phosphorylierung und ver&auml;ndert sich die Form des menschlichen TAU-Protein, Bildung, neuronale verwickeln und Verhaltens St&ouml;rungen und Zelltod. Zebrafisch-Larven eignen sich aufgrund ihrer optischen Transparenz und klein gut f&uuml;r in-vivo Bildgebung und Arzneimittelentwicklung. TAU-induzierte neuronalen Zelltod wurde durch in-vivo-Zeitraffer Mikroskopie abgebildet. Dar&uuml;ber hinaus wir dieses Zebrafisch-Modell verwendet, um Verbindungen gezielt die TAU Kinase Glykogen-Synthase Kinase 3beta identifizieren (GSK3beta). Wir identifiziert einen neu entwickelten hochaktiven GSK3beta-Hemmer, AR-534, durch rationale Wirkstoffdesign. AR-534 reduziert TAU Phosphorylierung in TAU transgene Zebrab&auml;rbling. Diese transgenen Zebrafisch-Modell kann ein wertvolles Instrument f&uuml;r weitere Studien von der Neuropathologie Demenz werden.

Ein Zebrafisch-Modell der Tauopathie kann in-vivo Bildgebung neuronale Zelle Tod und Drug Evaluation.

La nostra societ&agrave; di invecchiamento si confronta con un drammatico aumento di pazienti affetti da tauopatie, che includono la malattia di Alzheimer e alcune forme di demenza fronto-temporale. Questi disturbi sono caratterizzati da tipiche lesioni neuropatologiche iperfosforilazione e conseguente aggregazione della proteina TAU e morte delle cellule neuronali. Attualmente, nessun cure basate sul meccanismo sono disponibili. Abbiamo generato fluorescente contrassegnati zebrafish transgenici TAU, che rapidamente recapitulated chiave caratteristiche patologiche di tauopatie, tra cui la fosforilazione e cambiamenti conformazionali della proteina TAU umana, groviglio formazione, neuronale e disturbi comportamentali e morte cellulare. A causa della loro trasparenza ottica e di piccola dimensione, le larve di zebrafish sono adatte sia per imaging in vivo e lo sviluppo di farmaci. Morte delle cellule neuronali indotta da TAU fu ripreso di time-lapse microscopia in vivo. Inoltre, abbiamo utilizzato questo modello zebrafish per identificare composti targeting per la 3beta TAU chinasi glicogeno sintasi chinasi (GSK3beta). Abbiamo identificato un nuova concezione altamente attivo GSK3beta inibitore, AR-534, di rational drug design. AR-534 ridotta fosforilazione TAU in zebrafish transgenici TAU. Questo modello zebrafish transgenici pu&ograve; diventare un prezioso strumento per ulteriori studi di Neuropatologia della demenza.

Un modello di zebrafish di Taupatie permette di imaging in vivo della valutazione di droga e di morte delle cellule neuronali.

&#x9AD8;&#x9F62;&#x5316;&#x793E;&#x4F1A;&#x306F;&#x7279;&#x5B9A;&#x524D;&#x982D;&#x5074;&#x982D;&#x578B;&#x75F4;&#x5446;&#x3068;&#x30A2;&#x30EB;&#x30C4;&#x30CF;&#x30A4;&#x30DE;&#x30FC;&#x75C5;&#x3092;&#x542B;&#x3081;&#x308B;&#x30BF;&#x30A6;&#x30AA;&#x30D1;&#x30C1;&#x30FC;&#x304B;&#x3089;&#x82E6;&#x3057;&#x3093;&#x3067;&#x3044;&#x308B;&#x60A3;&#x8005;&#x306E;&#x5287;&#x7684;&#x306A;&#x5897;&#x52A0;&#x306B;&#x76F4;&#x9762;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x75BE;&#x60A3;&#x306F;&#x3001;&#x30BF;&#x30A6;&#x3068;&#x30BF;&#x30A6;&#x86CB;&#x767D;&#x3068;&#x795E;&#x7D4C;&#x7D30;&#x80DE;&#x6B7B;&#x306E;&#x5F8C;&#x7D9A;&#x306E;&#x96C6;&#x8A08;&#x3092;&#x542B;&#x3080;&#x5178;&#x578B;&#x7684;&#x306A;&#x795E;&#x7D4C;&#x75C5;&#x7406;&#x5B66;&#x7684;&#x75C5;&#x5909;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x7279;&#x5FB4;&#x4ED8;&#x3051;&#x3089;&#x308C;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x73FE;&#x5728;&#x3001;&#x5229;&#x7528;&#x53EF;&#x80FD;&#x306A;&#x30E1;&#x30AB;&#x30CB;&#x30BA;&#x30E0; &#x30D9;&#x30FC;&#x30B9;&#x306E;&#x6CBB;&#x7642;&#x6CD5;&#x306F;&#x3042;&#x308A;&#x307E;&#x305B;&#x3093;&#x3002;&#x6211;&#x3005; &#x306F;&#x4EBA;&#x9593;&#x306E;&#x30BF;&#x30A6;&#x86CB;&#x767D;&#x30EA;&#x30F3;&#x9178;&#x5316;&#x3068;&#x69CB;&#x9020;&#x5909;&#x5316;&#x3092;&#x542B;&#x3080;&#x30BF;&#x30A6;&#x30AA;&#x30D1;&#x30C1;&#x30FC;&#x306E;&#x6025;&#x901F;&#x306B; recapitulated &#x30AD;&#x30FC;&#x75C5;&#x7406;&#x5B66;&#x7684;&#x6A5F;&#x80FD;&#x5F62;&#x6210;&#x3001;&#x795E;&#x7D4C;&#x6606;&#x5E03;&#x86CD;&#x5149;&#x306B;&#x5206;&#x985E;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x30BF;&#x30A6; &#x30C8;&#x30E9;&#x30F3;&#x30B9;&#x30B8;&#x30A7;&#x30CB;&#x30C3;&#x30AF;&#x30BC;&#x30D6;&#x30E9;&#x30D5;&#x30A3;&#x30C3;&#x30B7;&#x30E5;&#x3068;&#x884C;&#x52D5;&#x969C;&#x5BB3;&#x3068;&#x7D30;&#x80DE;&#x6B7B;&#x3092;&#x751F;&#x6210;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x5F7C;&#x3089;&#x306E;&#x5149;&#x900F;&#x904E;&#x6027;&#x3068;&#x5C0F;&#x3055;&#x306A;&#x30B5;&#x30A4;&#x30BA;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x3001;&#x30BC;&#x30D6;&#x30E9;&#x30D5;&#x30A3;&#x30C3;&#x30B7;&#x30E5;&#x306E;&#x5E7C;&#x866B;&#x306F; in vivo &#x30A4;&#x30E1;&#x30FC;&#x30B8;&#x30F3;&#x30B0;&#x3084;&#x533B;&#x85AC;&#x54C1;&#x958B;&#x767A;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x9069;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x30BF;&#x30A4;&#x30E0;&#x30E9;&#x30D7;&#x30B9;&#x9855;&#x5FAE;&#x93E1;&#x6CD5;&#x306B;&#x3088;&#x308B; in vivo &#x30BF;&#x30A6;&#x6027;&#x795E;&#x7D4C;&#x7D30;&#x80DE;&#x6B7B;&#x3092;&#x30A4;&#x30E1;&#x30FC;&#x30B8;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x3055;&#x3089;&#x306B;&#x3001;&#x3053;&#x306E;&#x30BC;&#x30D6;&#x30E9;&#x30D5;&#x30A3;&#x30C3;&#x30B7;&#x30E5; &#x30E2;&#x30C7;&#x30EB; &#x30BF;&#x30A6; &#x30AD;&#x30CA;&#x30FC;&#x30BC; &#x30B0;&#x30EA;&#x30B3;&#x30FC;&#x30B2;&#x30F3;&#x5408;&#x6210;&#x9175;&#x7D20;&#x30AD;&#x30CA;&#x30FC;&#x30BC; 3 &beta; &#x30BF;&#x30FC;&#x30B2;&#x30C3;&#x30C8;&#x5316;&#x5408;&#x7269;&#x3092;&#x8B58;&#x5225;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x4F7F;&#x7528;&#x3055;&#x308C;&#x308B; (GSK3beta)&#x3002;&#x6211;&#x3005; &#x306F;&#x3001;&#x65B0;&#x958B;&#x767A;&#x306E;&#x9AD8;&#x6D3B;&#x6027;&#x306E; GSK3beta &#x963B;&#x5BB3;&#x5264;&#x8B58;&#x5225; AR-534 &#x5408;&#x7406;&#x7684;&#x306A;&#x85AC;&#x5264;&#x8A2D;&#x8A08;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x3002;AR 534 &#x30EA;&#x30F3;&#x9178;&#x5316;&#x30BF;&#x30A6; &#x30BF;&#x30A6; &#x30C8;&#x30E9;&#x30F3;&#x30B9;&#x30B8;&#x30A7;&#x30CB;&#x30C3;&#x30AF;&#x30BC;&#x30D6;&#x30E9;&#x30D5;&#x30A3;&#x30C3;&#x30B7;&#x30E5;&#x306E;&#x524A;&#x6E1B;&#x3002;&#x3053;&#x306E;&#x30C8;&#x30E9;&#x30F3;&#x30B9;&#x30B8;&#x30A7;&#x30CB;&#x30C3;&#x30AF;&#x30BC;&#x30D6;&#x30E9;&#x30D5;&#x30A3;&#x30C3;&#x30B7;&#x30E5; &#x30E2;&#x30C7;&#x30EB;&#x306F;&#x8A8D;&#x77E5;&#x75C7;&#x306E;&#x795E;&#x7D4C;&#x75C5;&#x7406;&#x5B66;&#x306E;&#x3055;&#x3089;&#x306A;&#x308B;&#x7814;&#x7A76;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x8CB4;&#x91CD;&#x306A;&#x30C4;&#x30FC;&#x30EB;&#x306B;&#x306A;&#x308B;&#x53EF;&#x80FD;&#x6027;&#x304C;&#x3042;&#x308A;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

Tauopathy &#x30BC;&#x30D6;&#x30E9;&#x30D5;&#x30A3;&#x30C3;&#x30B7;&#x30E5;&#x795E;&#x7D4C;&#x7D30;&#x80DE;&#x6B7B;&#x3068;&#x85AC;&#x8A55;&#x4FA1;&#x306E; in vivo &#x30A4;&#x30E1;&#x30FC;&#x30B8;&#x30F3;&#x30B0;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#xC6B0;&#xB9AC;&#xC758; &#xACE0;&#xB839; &#xD654; &#xC0AC;&#xD68C;&#xB294; &#xD658;&#xC790;&#xB294; Alzheimer &#xC9C8;&#xBCD1; &#xBC0F; &#xD2B9;&#xC815; frontotemporal dementias tauopathies&#xC5D0;&#xC11C;&#xC758; &#xADF9;&#xC801;&#xC778; &#xC99D;&#xAC00; &#xD568;&#xAED8; &#xC9C1;&#xBA74; &#xD558; &#xACE0; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; &#xC7A5;&#xC560; hyperphosphorylation&#xC640; &#xD0C0;&#xC6B0; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8; &#xBC0F; &#xC2E0;&#xACBD; &#xC138;&#xD3EC;&#xC758; &#xC8FD;&#xC74C; &#xC774;&#xD6C4; &#xC9D1;&#xACC4; &#xB4F1; &#xC77C;&#xBC18;&#xC801;&#xC778; neuropathological &#xBCD1; &#xBCC0;&#xC774; &#xD2B9;&#xC9D5;&#xC785;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xD604;&#xC7AC;, &#xC544;&#xB2C8; &#xBA54;&#xCEE4;&#xB2C8;&#xC998;&#xC5D0; &#xAE30;&#xCD08;&#xB97C; &#xB454; &#xCE58;&#xB8CC; &#xC0AC;&#xC6A9;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xB193;&#xC5EC;&#xC788;&#xB294;&#xC9C0; &#xB808;&#xC774;&#xBE14;&#xC774; &#xC788;&#xB294; &#xD0C0;&#xC6B0; &#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xBCC0;&#xD615; zebrafish, tauopathies, &#xC778; &#xC0B0;&#xD654;&#xC640; &#xC778;&#xAC04;&#xC758; &#xD0C0;&#xC6B0; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8;&#xC758; &#xAD6C;&#xC870;&#xC801; &#xBCC0;&#xD654;&#xB97C; &#xD3EC;&#xD568; &#xD558; &#xC5EC; &#xC2E0;&#xC18D; &#xD558; &#xAC8C; recapitulated &#xD0A4; &#xBCD1; &#xC801;&#xC778; &#xAE30;&#xB2A5;&#xC744; &#xC5C9;&#xD0A4;&#xAC8C; &#xD615;&#xC131;, &#xC2E0;&#xACBD; &#xBC0F; &#xD589;&#xB3D9; &#xC7A5;&#xC560;, &#xADF8;&#xB9AC;&#xACE0; &#xC138;&#xD3EC;&#xC758; &#xC8FD;&#xC74C;&#xC744; &#xC0DD;&#xC131; &#xD588;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xADF8;&#xB4E4;&#xC758; &#xAD11; &#xD22C;&#xBA85;&#xC131;&#xACFC; &#xC791;&#xC740; &#xD06C;&#xAE30;, zebrafish &#xC560;&#xBC8C;&#xB808; vivo&#xC5D0;&#xC11C; &#xC774;&#xBBF8;&#xC9D5; &#xBC0F; &#xC2E0;&#xC57D; &#xAC1C;&#xBC1C;&#xC5D0; &#xC801;&#xD569; &#xD558;&#xB2E4;. &#xD0C0;&#xC6B0; &#xC720;&#xBC1C; &#xC2E0;&#xACBD; &#xC138;&#xD3EC;&#xC758; &#xC8FD;&#xC74C;&#xC740; &#xC2DC;&#xAC04; &#xACBD;&#xACFC; &#xD604;&#xBBF8;&#xACBD; &#xC0DD;&#xCCB4; &#xC870;&#xAC74;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xBA87; &#xAD70;&#xB370;. &#xD0C0;&#xC6B0; &#xB2C8; glycogen synthase &#xB2C8; 3beta&#xB97C; &#xB300;&#xC0C1;&#xC73C;&#xB85C; &#xD558;&#xB294; &#xD654;&#xD569;&#xBB3C;&#xC744; &#xC2DD;&#xBCC4; &#xD558;&#xAE30; &#xC704;&#xD574;&#xC774; zebrafish &#xBAA8;&#xB378;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558;&#xB294; &#xB610;&#xD55C;, (GSK3beta). &#xC0C8;&#xB85C; &#xAC1C;&#xBC1C;&#xB41C; &#xB41C; &#xB192;&#xC740; &#xD65C;&#xC131; GSK3beta &#xC5B5;&#xC81C;&#xC81C; &#xC2DD;&#xBCC4; &#xC544;&#xCE78;&#xC18C;-534, &#xD569;&#xB9AC;&#xC801;&#xC778; &#xC2E0;&#xC57D; &#xC124;&#xACC4;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574;. &#xC544;&#xCE78;&#xC18C;-534 &#xD0C0;&#xC6B0; &#xC778; &#xC0B0;&#xD654; &#xD0C0;&#xC6B0; &#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xBCC0;&#xD615; zebrafish&#xC758; &#xAC10;&#xC18C;. &#xC774; &#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xBCC0;&#xD615; zebrafish &#xBAA8;&#xB378; &#xB9E4;&#xC758; neuropathology&#xC758; &#xCD94;&#xAC00; &#xC5F0;&#xAD6C;&#xB97C; &#xC704;&#xD55C; &#xC720;&#xC6A9;&#xD55C; &#xB3C4;&#xAD6C;&#xAC00; &#xB420; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;.

Zebrafish &#xBAA8;&#xB378; tauopathy&#xC758; in vivo &#xC601;&#xC0C1;&#xC744; &#xC2E0;&#xACBD; &#xC138;&#xD3EC; &#xC8FD;&#xC74C;&#xACFC; &#xB9C8;&#xC57D; &#xD3C9;&#xAC00;&#xC758; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;.

Nuestra sociedad que envejece se enfrenta a un dram&aacute;tico aumento de pacientes que sufren de tauopat&iacute;as, que incluyen la enfermedad de Alzheimer y ciertas demencias frontotemporales. Estos trastornos se caracterizan por lesiones neuropathological t&iacute;picas incluyendo hiperfosforilaci&oacute;n y posterior agregaci&oacute;n de la prote&iacute;na TAU y muerte celular neuronal. Actualmente, no hay curas basado en mecanismos est&aacute;n disponibles. Generamos fluorescencia etiquetada zebrafish transg&eacute;nico TAU, que r&aacute;pidamente recapitulated caracter&iacute;sticas patol&oacute;gicas principales de tauopat&iacute;as, incluyendo fosforilaci&oacute;n y cambios conformacionales de la prote&iacute;na TAU humana, enredan formaci&oacute;n, neuronal y disturbios del comportamiento y muerte celular. Debido a su transparencia &oacute;ptica y tama&ntilde;o peque&ntilde;o, las larvas de pez cebra est&aacute;n bien adaptadas para la imagen in vivo tanto en el desarrollo de f&aacute;rmacos. Muerte celular neuronal inducida por TAU era reflejada por microscopia time-lapse en vivo. Adem&aacute;s, utilizamos este modelo de pez cebra para identificar compuestos contra el TAU quinasa gluc&oacute;geno sintasa quinasa 3beta (GSK3beta). Identificamos un inhibidor de GSK3beta altamente activo desarrollado recientemente, AR-534, por dise&ntilde;o racional de medicamentos. AR-534 redujo la fosforilaci&oacute;n del TAU en el pez cebra transg&eacute;nico TAU. Este modelo de pez cebra transg&eacute;nico puede convertirse en una valiosa herramienta para estudios posteriores de la neuropatolog&iacute;a de la demencia.

Un modelo de pez cebra de tauopathy permite imagen in vivo de la evaluaci&oacute;n de muerte y de la droga de c&eacute;lulas neuronales.

Our ageing society is confronted with a dramatic increase in patients suffering from tauopathies such as Alzheimer's disease, frontotemporal dementia and others. Typical neuropathological lesions including tangles composed of hyperphosphorylated tau protein as well as severe neuronal cell death characterize these disorders. No mechanism-based cures are available at present. Genetically modified animals are invaluable models to understand the molecular disease mechanisms and to screen for modifying compounds. We recently introduced tau-transgenic zebrafish as a novel model for tauopathies. Our model allows recapitulating key pathological features of tauopathies within an extremely short time. Moreover, life imaging of tau-dependent neuronal cell death was performed for the very first time. This demonstrated tau-dependent neuronal cell loss independent of tangle formation. Finally, we exemplified that the zebrafish frontotemporal dementia model can be used to screen for drugs that prevent abnormal tau phosphorylation and neuronal cell death.

Transgenic zebrafish as a novel animal model to study tauopathies and other neurodegenerative disorders in vivo.

Methylene blue is an FDA approved compound with a variety of pharmacologic activities. It inhibits aggregation of several amyloidogenic proteins known to be deposited in neurodegenerative diseases. Recently, it has been proposed that methylene blue shows significant beneficial effects in a phase 2 clinical trial by slowing cognitive decline in Alzheimer's disease patients. To analyze its therapeutic potential, we investigated the effect of methylene blue on neurotoxicity in a zebrafish model for tauopathies. Transgenic expression of the frontotemporal dementia associated Tau-P301L mutation recapitulates a number of the pathological features observed in humans including abnormal phosphorylation and folding of Tau, tangle formation and Tau dependent neuronal loss. Upon incubation of zebrafish larvae with methylene blue, neither abnormal phosphorylation nor neuronal cell loss, reduced neurite outgrowth or a swimming defect were rescued. Methylene blue is biologically active in zebrafish since it reduced aggregation of a huntingtin variant containing a stretch of 102 glutamine residues. However, although huntingtin aggregation was largely prevented by methylene blue, huntingtin-dependent toxicity was unaffected. Our findings are consistent with the hypothesis that toxicity is not necessarily associated with deposition of insoluble amyloid proteins.

Methylene blue fails to inhibit Tau and polyglutamine protein dependent toxicity in zebrafish.

Mutations in the gene encoding the E3 ubiquitin ligase parkin (PARK2) are responsible for the majority of autosomal recessive parkinsonism. Similarly to other knockout mouse models of PD-associated genes, parkin knockout mice do not show a substantial neuropathological or behavioral phenotype, while loss of parkin in Drosophila melanogaster leads to a severe phenotype, including reduced lifespan, apoptotic flight muscle degeneration and male sterility. In order to study the function of parkin in more detail and to address possible differences in its role in different species, we chose Danio rerio as a different vertebrate model system.

Parkin is protective against proteotoxic stress in a transgenic zebrafish model.

&#x7EBF;&#x7C92;&#x4F53;&#x63D0;&#x4F9B; ATP&#x3001; &#x7EF4;&#x6301;&#x9499;&#x7A33;&#x6001;&#x548C;&#x8C03;&#x8282;&#x7EC6;&#x80DE;&#x51CB;&#x4EA1;&#x3002;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#xFF0C;&#x5B83;&#x4EEC;&#x7684;&#x5927;&#x5C0F;&#x548C;&#x51E0;&#x4F55;&#x5F62;&#x72B6;&#x590D;&#x6742;&#xFF0C;&#x7531;&#x4E8E;&#x662F;&#x7279;&#x522B;&#x4F9D;&#x8D56;&#x7684;&#x6B63;&#x5E38;&#x8FD0;&#x8F6C;&#x548C;&#x5206;&#x5E03;&#x7684;&#x7EBF;&#x7C92;&#x4F53;&#x3002;&#x56E0;&#x6B64;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x7EC6;&#x80DE;&#x5668;&#x548C;&#x5176;&#x8FD0;&#x8F93;&#x4E2D;&#x65AD;&#x5728;&#x8303;&#x56F4;&#x5E7F;&#x6CDB;&#x7684;&#x795E;&#x7ECF;&#x9000;&#x884C;&#x6027;&#x75BE;&#x75C5;&#x4E2D;&#x53D1;&#x6325;&#x4E2D;&#x5FC3;&#x4F5C;&#x7528;&#x3002;&#x867D;&#x7136;&#x4F53;&#x5916;&#x7814;&#x7A76;&#x5927;&#x5927;&#x6269;&#x5C55;&#x4E86;&#x6211;&#x4EEC;&#x5BF9;&#x7EBF;&#x7C92;&#x4F53;&#x52A8;&#x529B;&#x5B66;&#x7684;&#x77E5;&#x8BC6;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x4F53;&#x5185;&#x7684;&#x7406;&#x89E3;&#x4ECD;&#x7136;&#x6709;&#x9650;&#x3002;&#x4E3A;&#x4E86;&#x89E3;&#x51B3;&#x8FD9;&#x4E00;&#x7F3A;&#x9677;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x5F00;&#x53D1;&#x5DE5;&#x5177;&#x7814;&#x7A76;&#x7EBF;&#x7C92;&#x4F53;&#x52A8;&#x6001;&#x5149;&#x5B66;&#x8BBF;&#x95EE;&#x6591;&#x9A6C;&#x9C7C;&#x4F53;&#x5185;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x5728;&#x8FD9;&#x91CC;&#x5C55;&#x793A;&#x6211;&#x4EEC;&#x65B0;&#x751F;&#x6210;&#x7684;&#x5DE5;&#x5177;&#xFF0C;&#x5305;&#x62EC;&#x8F6C;&#x57FA;&#x56E0;&#x7684;&quot;MitoFish&quot;&#xFF0C;&#x53EF;&#x4EE5;&#x7528;&#x6765;&#x7814;&#x7A76;&#x7EBF;&#x7C92;&#x4F53;&#x7684;&#x4F53;&#x5185;&quot;&#x751F;&#x547D;&#x5468;&#x671F;&quot;&#xFF0C;&#x5E76;&#x5141;&#x8BB8;&#x67E5;&#x660E;&#x836F;&#x7406;&#x548C;&#x9057;&#x4F20;&#x7684;&#x7EBF;&#x7C92;&#x4F53;&#x52A8;&#x529B;&#x5B66;&#x8C03;&#x5236;&#x5668;&#x3002;&#x6B64;&#x5916;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x89C2;&#x5BDF;&#x5230;&#x6DF1;&#x523B;&#x7684;&#x7EBF;&#x7C92;&#x4F53;&#x8FD0;&#x8F93;&#x8D64;&#x5B57;&#x5B9E;&#x65F6;&#x6591;&#x9A6C;&#x9C7C; tauopathy &#x6A21;&#x578B;&#x4E2D;&#x3002;&#x7531;&#x62A2;&#x6551;&#x4F7F;&#x7528; MARK2 &#x6B64;&#x8868;&#x578B; &#xFF08;&#x5FAE;&#x7BA1;&#x4EB2;&#x548C;&#x8C03;&#x8282;&#x6FC0;&#x9176; 2&#xFF09;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x63D0;&#x4F9B;&#x6B64;&#x6FC0;&#x9176;&#x8C03;&#x8282;&#x8F74;&#x7A81;&#x8FD0;&#x8F93;&#x9A6C;&#x5934;&#x4F9D;&#x8D56;&#x7684;&#x65B9;&#x5F0F;&#x76F4;&#x63A5;&#x4F53;&#x5185;&#x8BC1;&#x636E;&#x3002;&#x56E0;&#x6B64;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x7684;&#x65B9;&#x6CD5;&#x5728;&#x81EA;&#x7136;&#x73AF;&#x5883;&#x4E0B;&#x6B63;&#x5E38;&#x548C;&#x75BE;&#x75C5;&#x7684;&#x6761;&#x4EF6;&#x4E0B;&#x5141;&#x8BB8;&#x52A8;&#x6001;&#x7684;&#x7EBF;&#x7C92;&#x4F53;&#x7684;&#x8BE6;&#x7EC6;&#x7684;&#x7814;&#x7A76;&#x3002;

&#x75BE;&#x75C5;&#x76F8;&#x5173;&#x7EBF;&#x7C92;&#x4F53;&#x4E2D;&#x7684;&#x52A8;&#x529B;&#x5B66;&#x7684;&#x810A;&#x690E;&#x52A8;&#x7269;&#x6A21;&#x578B;&#x7CFB;&#x7EDF;&#x7684;&#x6D3B;&#x4F53;&#x6210;&#x50CF;&#x3002;

Mitochondria provide ATP, maintain calcium homeostasis, and regulate apoptosis. Neurons, due to their size and complex geometry, are particularly dependent on the proper functioning and distribution of mitochondria. Thus disruptions of these organelles and their transport play a central role in a broad range of neurodegenerative diseases. While in vitro studies have greatly expanded our knowledge of mitochondrial dynamics, our understanding in vivo remains limited. To address this shortcoming, we developed tools to study mitochondrial dynamics in vivo in optically accessible zebrafish. We demonstrate here that our newly generated tools, including transgenic "MitoFish," can be used to study the in vivo "life cycle" of mitochondria and allows identifying pharmacological and genetic modulators of mitochondrial dynamics. Furthermore we observed profound mitochondrial transport deficits in real time in a zebrafish tauopathy model. By rescuing this phenotype using MARK2 (microtubule-affinity regulating kinase 2), we provide direct in vivo evidence that this kinase regulates axonal transport in a Tau-dependent manner. Thus, our approach allows detailed studies of the dynamics of mitochondria in their natural environment under normal and disease conditions.

In vivo imaging of disease-related mitochondrial dynamics in a vertebrate model system.

Mitochondries fournissent de l&#39;ATP, maintiennent l&#39;hom&eacute;ostasie du calcium et r&eacute;glementent l&#39;apoptose. Les neurones, en raison de leur taille et la g&eacute;om&eacute;trie complexe, sont particuli&egrave;rement d&eacute;pendantes sur le bon fonctionnement et de la distribution des mitochondries. Ainsi les perturbations de ces organites et leur transport jouent un r&ocirc;le central dans un large &eacute;ventail de maladies neurod&eacute;g&eacute;n&eacute;ratives. Alors que des &eacute;tudes in vitro ont consid&eacute;rablement &eacute;largi notre connaissance de la dynamique mitochondriale, notre compr&eacute;hension in vivo reste limit&eacute;e. Pour combler cette lacune, nous avons d&eacute;velopp&eacute; des outils pour &eacute;tudier la dynamique mitochondriale in vivo chez le poisson z&egrave;bre optiquement accessible. Nous montrons ici que nos outils nouvellement cr&eacute;&eacute;es, y compris transg&eacute;nique &laquo; MitoFish &raquo;, peut &ecirc;tre utilis&eacute; pour &eacute;tudier le &laquo; cycle &raquo; in vivo des mitochondries et permet d&#39;identifier des modulateurs pharmacologiques et g&eacute;n&eacute;tiques de la dynamique mitochondriale. En outre, nous avons observ&eacute; des d&eacute;ficits profonds mitochondriale de transport en temps r&eacute;el dans un mod&egrave;le de tauopathy de poisson-z&egrave;bre. En sauvant ce ph&eacute;notype &agrave; l&#39;aide de MARK2 (kinase r&eacute;gulatrice de microtubule-affinit&eacute; 2), nous fournissons une preuve in vivo directe que cette kinase r&eacute;gule le transport axonal de mani&egrave;re Tau-d&eacute;pendante. Ainsi, notre approche permet des &eacute;tudes d&eacute;taill&eacute;es de la dynamique des mitochondries dans leur milieu naturel dans des conditions normales et la maladie.

Imagerie in vivo de la dynamique mitochondriale li&eacute;s &agrave; la maladie dans un syst&egrave;me mod&egrave;le de vert&eacute;br&eacute;s.

Mitochondrien ATP liefern Kalzium-Hom&ouml;ostase aufrechtzuerhalten und Apoptose zu regulieren. Neuronen, aufgrund ihrer Gr&ouml;&szlig;e und komplexe Geometrie, sind besonders f&uuml;r das ordnungsgem&auml;&szlig;e Funktionieren und die Verteilung der Mitochondrien abh&auml;ngig. Somit Rolle St&ouml;rungen in diesen Organellen und deren Transport eine zentrale in einer Vielzahl von neurodegenerativen Erkrankungen. W&auml;hrend in vitro Studien unseres Wissens der mitochondrialen Dynamik stark erweitert haben, bleibt unser Verst&auml;ndnis in-vivo begrenzt. Um dieses Manko zu beheben, entwickelten wir Tools zur in-vivo in optisch zug&auml;nglichen Zebrafisch mitochondriale Dynamik zu studieren. Hier zeigen wir, dass unsere neu erstellte Tools, darunter transgene &quot;MitoFish,&quot; kann verwendet werden, um den in-vivo &quot;Lebenszyklus&quot; von Mitochondrien zu studieren und erm&ouml;glicht die Identifizierung pharmakologischer und genetischer Modulators des mitochondrialen Dynamik. Des weiteren beobachteten wir profunde mitochondriale Transport Defizite in Echtzeit in einem Zebrafisch Tauopathie Modell. Durch die Rettung dieser Ph&auml;notyp mit MARK2 (Microtubule-Affinit&auml;t regulierende Kinase 2), wir liefern direkt in-vivo Beweis, dass diese Kinase axonale Transport in Tau-abh&auml;ngigen Weise reguliert. Unser Ansatz erm&ouml;glicht so detaillierte Untersuchungen der Dynamik der Mitochondrien in ihrer nat&uuml;rlichen Umgebung unter Normal und Krankheit.

In-vivo Bildgebung Krankheitsbezogene mitochondriale Dynamik in vertebrate Modellsystem.

Mitocondri forniscono ATP, mantengono l&#39;omeostasi del calcio e regolano l&#39;apoptosi. I neuroni, a causa della loro dimensione e geometria complessa, sono particolarmente dipendenti il corretto funzionamento e distribuzione dei mitocondri. Cos&igrave; interruzioni di questi organelli e loro trasporto giocano un ruolo centrale in una vasta gamma di malattie neurodegenerative. Mentre gli studi in vitro hanno notevolmente ampliato la nostra conoscenza delle dinamiche mitocondriali, la nostra comprensione in vivo rimane limitata. Per risolvere questo inconveniente, abbiamo sviluppato strumenti per studiare dinamiche mitocondriali in vivo in zebrafish otticamente accessibile. Qui dimostriamo che i nostri strumenti appena generati, tra cui transgenici &quot;MitoFish&quot;, pu&ograve; essere utilizzato per studiare in vivo &quot;ciclo di vita&quot; dei mitocondri e permette di identificare modulatori farmacologiche e genetiche delle dinamiche mitocondriali. Inoltre abbiamo osservato deficit profondo trasporto mitocondriale in tempo reale in un modello di Danio rerio Taupatie. Di salvataggio di questo fenotipo utilizzando MARK2 (microtubule-affinit&agrave; regolazione chinasi 2), forniamo prove dirette in vivo, che questa chinasi regola il trasporto assonale in modo Tau-dipendente. Cos&igrave;, il nostro approccio permette studi dettagliati della dinamica dei mitocondri nel loro ambiente naturale, in condizioni normali e malattia.

Imaging in vivo riguardanti le malattie mitocondriali dinamiche in un sistema modello vertebrati.

&#x30DF;&#x30C8;&#x30B3;&#x30F3;&#x30C9;&#x30EA;&#x30A2;&#x306F; ATP &#x3092;&#x63D0;&#x4F9B;&#x3001;&#x30AB;&#x30EB;&#x30B7;&#x30A6;&#x30E0;&#x6052;&#x5E38;&#x6027;&#x3092;&#x7DAD;&#x6301;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x30A2;&#x30DD;&#x30C8;&#x30FC;&#x30B7;&#x30B9;&#x3092;&#x8ABF;&#x7BC0;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x5F7C;&#x3089;&#x306E;&#x30B5;&#x30A4;&#x30BA;&#x3068;&#x8907;&#x96D1;&#x306A;&#x30B8;&#x30AA;&#x30E1;&#x30C8;&#x30EA;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3;&#x306F;&#x3001;&#x9069;&#x5207;&#x306A;&#x6A5F;&#x80FD;&#x3068;&#x30DF;&#x30C8;&#x30B3;&#x30F3;&#x30C9;&#x30EA;&#x30A2;&#x5206;&#x5E03;&#x306B;&#x7279;&#x306B;&#x4F9D;&#x5B58;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3057;&#x305F;&#x304C;&#x3063;&#x3066;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x7D30;&#x80DE;&#x5C0F;&#x5668;&#x5B98;&#x3068;&#x305D;&#x306E;&#x8F38;&#x9001;&#x306E;&#x4E2D;&#x65AD;&#x306F;&#x3001;&#x795E;&#x7D4C;&#x5909;&#x6027;&#x75BE;&#x60A3;&#x306E;&#x5E83;&#x3044;&#x7BC4;&#x56F2;&#x3067;&#x4E2D;&#x592E;&#x5F79;&#x5272;&#x3092;&#x679C;&#x305F;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;In vitro &#x8A66;&#x9A13;&#x306F;&#x5927;&#x5E45;&#x306B;&#x30DF;&#x30C8;&#x30B3;&#x30F3;&#x30C9;&#x30EA;&#x30A2;&#x306E;&#x30C0;&#x30A4;&#x30CA;&#x30DF;&#x30AF;&#x30B9;&#x306E;&#x79C1;&#x9054;&#x306E;&#x77E5;&#x8B58;&#x3092;&#x62E1;&#x5927;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x4E00;&#x65B9;&#x3001;in vivo &#x3067;&#x306E;&#x6211;&#x3005; &#x306E;&#x7406;&#x89E3;&#x306F;&#x9650;&#x3089;&#x308C;&#x305F;&#x307E;&#x307E;&#x306B;&#x306A;&#x308A;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x306E;&#x6B20;&#x70B9;&#x3092;&#x89E3;&#x6C7A;&#x3059;&#x308B;&#x306B;&#x306F;&#x3001;&#x5149;&#x5B66;&#x7684;&#x30A2;&#x30AF;&#x30BB;&#x30B9;&#x306E;&#x30BC;&#x30D6;&#x30E9;&#x30D5;&#x30A3;&#x30C3;&#x30B7;&#x30E5;&#x306E;&#x751F;&#x4F53;&#x5185;&#x306B;&#x304A;&#x3051;&#x308B;&#x30DF;&#x30C8;&#x30B3;&#x30F3;&#x30C9;&#x30EA;&#x30A2;&#x306E;&#x52D5;&#x614B;&#x3092;&#x7814;&#x7A76;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x30C4;&#x30FC;&#x30EB;&#x3092;&#x958B;&#x767A;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x6211;&#x3005; &#x306F;&#x3053;&#x3053;&#x3067;&#x30C8;&#x30E9;&#x30F3;&#x30B9;&#x30B8;&#x30A7;&#x30CB;&#x30C3;&#x30AF;&quot;MitoFish&#x3001;&quot;&#x3092;&#x542B;&#x3080;&#x3001;&#x79C1;&#x305F;&#x3061;&#x306E;&#x65B0;&#x3057;&#x304F;&#x751F;&#x6210;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x30C4;&#x30FC;&#x30EB;&#x304C;&#x30DF;&#x30C8;&#x30B3;&#x30F3;&#x30C9;&#x30EA;&#x30A2;&#x306E;&#x3067; in vivo &#x3067;&#x306E;&#x300C;&#x751F;&#x6D3B;&#x306E;&#x30B5;&#x30A4;&#x30AF;&#x30EB;&#x300D;&#x3092;&#x52C9;&#x5F37;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x4F7F;&#x7528;&#x3067;&#x304D;&#x3001;&#x30DF;&#x30C8;&#x30B3;&#x30F3;&#x30C9;&#x30EA;&#x30A2;&#x52D5;&#x614B;&#x306E;&#x85AC;&#x7406;&#x5B66;&#x7684;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x907A;&#x4F1D;&#x7684;&#x5909;&#x8ABF;&#x5668;&#x3092;&#x8B58;&#x5225;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x3092;&#x793A;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3055;&#x3089;&#x306B;&#x6DF1;&#x9060;&#x306A;&#x30DF;&#x30C8;&#x30B3;&#x30F3;&#x30C9;&#x30EA;&#x30A2;&#x8F38;&#x9001;&#x8D64;&#x5B57;&#x30BC;&#x30D6;&#x30E9;&#x30D5;&#x30A3;&#x30C3;&#x30B7;&#x30E5;&#x306E; tauopathy &#x30E2;&#x30C7;&#x30EB;&#x306E;&#x30EA;&#x30A2;&#x30EB;&#x30BF;&#x30A4;&#x30E0;&#x3067;&#x89B3;&#x5BDF;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066; MARK2 &#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3057;&#x3066;&#x3053;&#x306E;&#x8868;&#x73FE;&#x578B;&#x3092;&#x6551;&#x51FA; (&#x5FAE;&#x5C0F;&#x7BA1;&#x89AA;&#x548C;&#x6027;&#x8ABF;&#x7BC0;&#x30AD;&#x30CA;&#x30FC;&#x30BC; 2) &#x3053;&#x306E;&#x30AD;&#x30CA;&#x30FC;&#x30BC; &#x30BF;&#x30A6;&#x4F9D;&#x5B58;&#x7684;&#x8EF8;&#x7D22;&#x8F38;&#x9001;&#x3092;&#x8ABF;&#x7BC0;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068; in vivo &#x3067;&#x306E;&#x76F4;&#x63A5;&#x306E;&#x8A3C;&#x62E0;&#x3092;&#x63D0;&#x4F9B;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3057;&#x305F;&#x304C;&#x3063;&#x3066;&#x3001;&#x6211;&#x3005; &#x306E;&#x30A2;&#x30D7;&#x30ED;&#x30FC;&#x30C1;&#x306F;&#x6B63;&#x5E38;&#x3068;&#x75C5;&#x6C17;&#x306E;&#x6761;&#x4EF6;&#x306E;&#x4E0B;&#x3067;&#x81EA;&#x7136;&#x306E;&#x74B0;&#x5883;&#x306B;&#x30DF;&#x30C8;&#x30B3;&#x30F3;&#x30C9;&#x30EA;&#x30A2;&#x306E;&#x52D5;&#x614B;&#x306E;&#x8A73;&#x7D30;&#x306A;&#x7814;&#x7A76;&#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#x810A;&#x690E;&#x52D5;&#x7269;&#x306E;&#x30E2;&#x30C7;&#x30EB; &#x30B7;&#x30B9;&#x30C6;&#x30E0;&#x95A2;&#x9023;&#x306E;&#x75C5;&#x6C17;&#x306B;&#x30DF;&#x30C8;&#x30B3;&#x30F3;&#x30C9;&#x30EA;&#x30A2;&#x306E;&#x30C0;&#x30A4;&#x30CA;&#x30DF;&#x30AF;&#x30B9;&#x306E; in vivo &#x30A4;&#x30E1;&#x30FC;&#x30B8;&#x30F3;&#x30B0;&#x3002;

&#xBBF8;&#xD1A0; &#xCF58; &#xB4DC;&#xB9AC; &#xC544; ATP&#xB97C; &#xC81C;&#xACF5; &#xD558; &#xACE0; &#xCE7C;&#xC298; &#xD56D;&#xC0C1;&#xC131; &#xC720;&#xC9C0; apoptosis&#xB97C; &#xC870;&#xC808; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xB274;&#xB7F0;&#xC758; &#xD06C;&#xAE30;&#xC640; &#xBCF5;&#xC7A1; &#xD55C; &#xD615;&#xC0C1;&#xC73C;&#xB85C; &#xC778;&#xD574; &#xD2B9;&#xD788; &#xC801;&#xC808; &#xD55C; &#xC791;&#xB3D9; &#xBC0F; &#xBBF8;&#xD1A0; &#xCF58; &#xB4DC;&#xB9AC; &#xC544;&#xC758; &#xBD84;&#xD3EC;&#xC5D0; &#xC758;&#xC874; &#xD558;&#xB294;. &#xB530;&#xB77C;&#xC11C; &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; organelles &#xBC0F; &#xADF8;&#xB4E4;&#xC758; &#xC804;&#xC1A1;&#xC758; &#xC911;&#xB2E8; &#xAD11;&#xBC94;&#xC704; &#xD55C; &#xC2E0;&#xACBD; &#xD1F4;&#xD589; &#xC131; &#xC9C8;&#xD658; &#xC911;&#xC2EC; &#xC5ED;&#xD560;&#xC744; &#xB2F4;&#xB2F9;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xCCB4; &#xC678; &#xC5F0;&#xAD6C; &#xB300;&#xB2E8;&#xD788; &#xBBF8;&#xD1A0; &#xCF58; &#xB4DC; &#xB9AC;&#xC544; &#xC5ED;&#xD559;&#xC758; &#xC6B0;&#xB9AC;&#xC758; &#xC9C0;&#xC2DD;&#xC744; &#xD655;&#xB300;, &#xC6B0;&#xB9AC;&#xC758; &#xC774;&#xD574;&#xB97C; &#xC0DD;&#xCCB4; &#xC870;&#xAC74; &#xC81C;&#xD55C; &#xB0A8;&#xC544; &#xC788;&#xB2E4;. &#xC774; &#xB2E8;&#xC810;&#xC744; &#xD574;&#xACB0; &#xD558;&#xAE30; &#xC704;&#xD574; &#xC6B0;&#xB9AC;&#xB294; &#xBBF8;&#xD1A0; &#xCF58; &#xB4DC;&#xB9AC; &#xC544; &#xC0DD;&#xCCB4; &#xAD11;&#xD559; &#xC561;&#xC138;&#xC2A4;&#xD560; &#xC218; zebrafish&#xC758; &#xC5ED;&#xD559;&#xC744; &#xACF5;&#xBD80; &#xD558;&#xB294; &#xB3C4;&#xAD6C;&#xB97C; &#xAC1C;&#xBC1C; &#xD588;&#xB2E4;. &#xC5EC;&#xAE30; &#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xBCC0;&#xD615; &quot;MitoFish&quot;&#xB97C; &#xD3EC;&#xD568; &#xD558; &#xC5EC; &#xC6B0;&#xB9AC;&#xC758; &#xC0C8;&#xB85C; &#xC0DD;&#xC131; &#xB41C; &#xB3C4;&#xAD6C; &#xBBF8;&#xD1A0; &#xCF58; &#xB4DC;&#xB9AC; &#xC544;&#xC758; in vivo &quot;&#xB77C;&#xC774;&#xD504; &#xC0AC;&#xC774;&#xD074;&quot; &#xACF5;&#xBD80;&#xB97C; &#xC0AC;&#xC6A9;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xC73C;&#xBA70; &#xBBF8;&#xD1A0; &#xCF58; &#xB4DC; &#xB9AC;&#xC544; &#xC5ED;&#xD559;&#xC758; &#xC57D;&#xB9AC;&#xD559; &#xBC0F; &#xC720;&#xC804; &#xBCC0;&#xC870;&#xAE30;&#xB97C; &#xC2DD;&#xBCC4; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4; &#xBCF4;&#xC5EC; &#xC90D;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xB610;&#xD55C; &#xAE4A;&#xC740; &#xBBF8;&#xD1A0; &#xCF58; &#xB4DC; &#xB9AC;&#xC544; &#xC804;&#xC1A1; &#xC801;&#xC790; zebrafish tauopathy &#xBAA8;&#xB378;&#xC5D0; &#xC2E4;&#xC2DC;&#xAC04;&#xC73C;&#xB85C;&#xC5D0;&#xC11C; &#xAD00;&#xCC30;&#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. MARK2 &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC;&#xC774; &#xD615; &#xAD6C;&#xC870;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; (microtubule &#xC120;&#xD638;&#xB3C4; &#xC870;&#xC808; &#xD0A4; 2), &#xC6B0;&#xB9AC;&#xC774; &#xB2C8; &#xD0C0;&#xC6B0; &#xC885;&#xC18D; &#xBC29;&#xC2DD;&#xC5D0;&#xC11C; axonal &#xC804;&#xC1A1; &#xADDC;&#xC81C; &#xC9C1;&#xC811; vivo&#xC5D0;&#xC11C; &#xC99D;&#xBA85; &#xC815;&#xBCF4;&#xB97C; &#xC81C;&#xACF5; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xB530;&#xB77C;&#xC11C;, &#xC6B0;&#xB9AC;&#xC758; &#xC811;&#xADFC; &#xC815;&#xC0C1;&#xACFC; &#xC9C8;&#xBCD1; &#xC870;&#xAC74; &#xD558;&#xC5D0;&#xC11C; &#xADF8;&#xB4E4;&#xC758; &#xC790;&#xC5F0; &#xD658;&#xACBD;&#xC5D0;&#xC11C; &#xBBF8;&#xD1A0; &#xCF58; &#xB4DC;&#xB9AC; &#xC544;&#xC758; &#xC5ED;&#xD559;&#xC758; &#xC0C1;&#xC138;&#xD55C; &#xC5F0;&#xAD6C;&#xB97C; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;.

&#xCC99;&#xCD94; &#xB3D9;&#xBB3C; &#xBAA8;&#xB378; &#xC2DC;&#xC2A4;&#xD15C;&#xC5D0;&#xC11C; &#xBBF8;&#xD1A0; &#xCF58; &#xB4DC;&#xB9AC; &#xC544; &#xC5ED;&#xD559; &#xC9C8;&#xBCD1; &#xAD00;&#xB828;&#xC758; in vivo &#xC601;&#xC0C1;.

Las mitocondrias proporcionan ATP, mantienen la homeostasis del calcio y regulan la apoptosis. Las neuronas, por su tama&ntilde;o y geometr&iacute;a compleja, son particularmente dependientes sobre el correcto funcionamiento y distribuci&oacute;n de las mitocondrias. As&iacute; interrupciones de estos org&aacute;nulos y su transporte juegan un papel central en una amplia gama de enfermedades neurodegenerativas. Mientras que los estudios in vitro han ampliado enormemente nuestro conocimiento de la din&aacute;mica mitocondrial, nuestro entendimiento en vivo sigue siendo limitada. Para hacer frente a esta carencia, hemos desarrollado herramientas para estudiar la din&aacute;mica mitocondrial en vivo en el pez cebra &oacute;pticamente accesible. Aqu&iacute; demostramos que nuestras herramientas reci&eacute;n generados, incluyendo transg&eacute;nico &quot;MitoFish&quot;, se puede utilizar para estudiar el &quot;ciclo in vivo de la vida&quot; de mitocondrias y permite identificar moduladores farmacol&oacute;gicos y gen&eacute;ticos de la din&aacute;mica mitocondrial. Adem&aacute;s observamos d&eacute;ficit profundo transporte mitocondrial en tiempo real en un modelo de tauopathy de pez cebra. Por rescatar este fenotipo usando MARK2 (regulaci&oacute;n quinasa 2 de microt&uacute;bulos afinidad), Proporcionamos evidencia in vivo directa que esta quinasa regula el transporte axonal en una forma dependiente de Tau. Por lo tanto, nuestro enfoque permite estudios detallados de la din&aacute;mica de las mitocondrias en su ambiente natural en condiciones normales y enfermedad.

Imagen in vivo de la relacionada con la enfermedad mitocondrial din&aacute;mica en un sistema modelo de vertebrados.

The Tau protein is the major component of intracellular filaments observed in a number of neurodegenerative diseases known as tauopathies. The pathological mutant of Tau containing a proline-to-leucine mutation at position 301 (P301L) leads to severe human tauopathy. Here, we assess the impact of FK506-binding protein with a molecular mass of ∼52 kDa (FKBP52), an immunophilin protein that interacts with physiological Tau, on Tau-P301L activity. We identify a direct interaction of FKBP52 with Tau-P301L and its phosphorylated forms and demonstrate FKBP52's ability to induce the formation of Tau-P301L oligomers. EM analysis shows that Tau-P301L oligomers, induced by FKBP52, can assemble into filaments. In the transgenic zebrafish expressing the human Tau-P301L mutant, FKBP52 knockdown is sufficient to redrive defective axonal outgrowth and branching related to Tau-P301L expression in spinal primary motoneurons. This result correlates with a significant reduction of pT181 pathological phosphorylated Tau and with recovery of the stereotypic escape response behavior. Collectively, FKBP52 appears to be an endogenous candidate that directly interacts with the pathogenic Tau-P301L and modulates its function in vitro and in vivo.

Immunophilin FKBP52 induces Tau-P301L filamentous assembly in vitro and modulates its activity in a model of tauopathy.

Visualizing neuronal mitochondria in a living, intact mammalian organism is a challenge that can be overcome in zebrafish larvae, which are highly accessible for optical imaging and genetic manipulation. Here, we detail an approach to visualize neuronal mitochondria in sensory Rohon-Beard axons, which allows quantitatively measuring mitochondrial shape, dynamics, and transport in vivo. This provides a useful assay for basic studies exploring the behavior of neuronal mitochondria in their natural habitat, for revealing the influence that disease-related alterations have on this behavior and for testing pharmacological compounds and genetic manipulations that might ameliorate disease-related mitochondrial phenotypes in neurons.

Article	Year
Loss-of-function of human PINK1 results in mitochondrial pathology and can be rescued by parkin. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience\| PubMed ID: 17989306	2007
A zebrafish model of tauopathy allows in vivo imaging of neuronal cell death and drug evaluation. The Journal of clinical investigation\| PubMed ID: 19363289	2009
Transgenic zebrafish as a novel animal model to study tauopathies and other neurodegenerative disorders in vivo. Neuro-degenerative diseases\| PubMed ID: 20173336	2010
Methylene blue fails to inhibit Tau and polyglutamine protein dependent toxicity in zebrafish. Neurobiology of disease\| PubMed ID: 20381619	2010
Parkin is protective against proteotoxic stress in a transgenic zebrafish model. PloS one\| PubMed ID: 20689587	2010
In vivo imaging of disease-related mitochondrial dynamics in a vertebrate model system. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience\| PubMed ID: 23152604	2012
Immunophilin FKBP52 induces Tau-P301L filamentous assembly in vitro and modulates its activity in a model of tauopathy. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America\| PubMed ID: 24623856	2014
In vivo imaging of mitochondria in intact zebrafish larvae. Methods in enzymology\| PubMed ID: 25416357	2014

Dominik Paquet

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