Name: Controle van cel naar cel transmissie van Prion-achtig eiwit-aggregaten in Drosophila Melanogaster (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-03-12T14:45:00.000+00:00
Duration: 10 min 26 s
Description: Leer de cel-naar-cel verspreiding van prion-achtige eiwitaggregaten bestuderen in Drosophila melanogaster. Deze methode maakt in vivo visualisatie mogelijk voor onderzoek naar neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Huntington.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Wij danken de leden van de Kopito, Luo en Pearce labs voor de vele nuttige discussies tijdens de ontwikkeling van deze methoden. Wij danken ook Brian Temsamrit voor kritische lezing van dit manuscript. Dit werk werd gesteund door fondsen van de Universiteit van de wetenschappen en de W.W. Smith Charitable Trusts.

<ol><li>Prusiner, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biology+and+genetics+of+prions+causing+neurodegeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Genet%22%5BJournal%5D)">Biology and genetics of prions causing neurodegeneration.</a> Annu Rev Genet. 47, 601-623 (2013).</li>
<li>Haïk, S., Brandel, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Infectious+prion+diseases+in+humans%3A+Cannibalism%2C+iatrogenicity+and+zoonoses%5BTitle%5D)+AND+%22Infect+Genet+Evol%22%5BJournal%5D)">Infectious prion diseases in humans: Cannibalism, iatrogenicity and zoonoses.</a> Infect Genet Evol. 26, 303-312 (2014).</li>
<li>Balch, W. E., Morimoto, R. I., Dillin, A., Kelly, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adapting+Proteostasis+for+Disease+Intervention%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Adapting Proteostasis for Disease Intervention.</a> Science. 319 (5865), 916-919 (2008).</li>
<li>Stroo, E., Koopman, M., Nollen, E. A., Mata-Cabana, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellular+Regulation+of+Amyloid+Formation+in+Aging+and+Disease%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Cellular Regulation of Amyloid Formation in Aging and Disease.</a> Front Neurosci. 11, 64(2017).</li>
<li>Brundin, P., Melki, R., Kopito, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prion-like+transmission+of+protein+aggregates+in+neurodegenerative+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Mol+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Prion-like transmission of protein aggregates in neurodegenerative diseases.</a> Nat Rev Mol Cell Biol. 11 (4), 301-307 (2010).</li>
<li>Jucker, M., Walker, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-propagation+of+pathogenic+protein+aggregates+in+neurodegenerative+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Self-propagation of pathogenic protein aggregates in neurodegenerative diseases.</a> Nature. 501 (7465), 45-51 (2013).</li>
<li>Stopschinski, B. E., Diamond, M. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+prion+model+for+progression+and+diversity+of+neurodegenerative+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet+Neurol%22%5BJournal%5D)">The prion model for progression and diversity of neurodegenerative diseases.</a> Lancet Neurol. 16 (4), 323-332 (2017).</li>
<li>Walker, L. C., Jucker, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurodegenerative+diseases%3A+expanding+the+prion+concept%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Neurodegenerative diseases: expanding the prion concept.</a> Annu Rev Neurosci. 38, 87-103 (2015).</li>
<li>Holmes, B. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heparan+sulfate+proteoglycans+mediate+internalization+and+propagation+of+specific+proteopathic+seeds%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Heparan sulfate proteoglycans mediate internalization and propagation of specific proteopathic seeds.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 110 (33), 3138-3147 (2013).</li>
<li>Munch, C., O'Brien, J., Bertolotti, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prion-like+propagation+of+mutant+superoxide+dismutase-1+misfolding+in+neuronal+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Prion-like propagation of mutant superoxide dismutase-1 misfolding in neuronal cells.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 108 (9), 3548-3553 (2011).</li>
<li>Nonaka, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prion-like+properties+of+pathological+TDP-43+aggregates+from+diseased+brains%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Rep%22%5BJournal%5D)">Prion-like properties of pathological TDP-43 aggregates from diseased brains.</a> Cell Rep. 4 (1), 124-134 (2013).</li>
<li>Ren, P. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cytoplasmic+penetration+and+persistent+infection+of+mammalian+cells+by+polyglutamine+aggregates%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Cytoplasmic penetration and persistent infection of mammalian cells by polyglutamine aggregates.</a> Nat Cell Biol. 11 (2), 219-225 (2009).</li>
<li>Trevino, R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fibrillar+structure+and+charge+determine+the+interaction+of+polyglutamine+protein+aggregates+with+the+cell+surface%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biol+Chem%22%5BJournal%5D)">Fibrillar structure and charge determine the interaction of polyglutamine protein aggregates with the cell surface.</a> J Biol Chem. 287 (35), 29722-29728 (2012).</li>
<li>Volpicelli-Daley, L. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exogenous+alpha-synuclein+fibrils+induce+Lewy+body+pathology+leading+to+synaptic+dysfunction+and+neuron+death%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Exogenous alpha-synuclein fibrils induce Lewy body pathology leading to synaptic dysfunction and neuron death.</a> Neuron. 72 (1), 57-71 (2011).</li>
<li>Zeineddine, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SOD1+protein+aggregates+stimulate+macropinocytosis+in+neurons+to+facilitate+their+propagation%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Neurodegener%22%5BJournal%5D)">SOD1 protein aggregates stimulate macropinocytosis in neurons to facilitate their propagation.</a> Mol Neurodegener. 10, 57(2015).</li>
<li>Ayers, J. I., Fromholt, S. E., O'Neal, V. M., Diamond, J. H., Borchelt, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prion-like+propagation+of+mutant+SOD1+misfolding+and+motor+neuron+disease+spread+along+neuroanatomical+pathways%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Neuropathol%22%5BJournal%5D)">Prion-like propagation of mutant SOD1 misfolding and motor neuron disease spread along neuroanatomical pathways.</a> Acta Neuropathol. 131 (1), 103-114 (2016).</li>
<li>Clavaguera, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+homogenates+from+human+tauopathies+induce+tau+inclusions+in+mouse+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Brain homogenates from human tauopathies induce tau inclusions in mouse brain.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 110 (23), 9535-9540 (2013).</li>
<li>de Calignon, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Propagation+of+tau+pathology+in+a+model+of+early+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Propagation of tau pathology in a model of early Alzheimer's disease.</a> Neuron. 73 (4), 685-697 (2012).</li>
<li>Eisele, Y. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Induction+of+cerebral+beta-amyloidosis%3A+intracerebral+versus+systemic+Abeta+inoculation%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Induction of cerebral beta-amyloidosis: intracerebral versus systemic Abeta inoculation.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 106 (31), 12926-12931 (2009).</li>
<li>Luk, K. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pathological+alpha-synuclein+transmission+initiates+Parkinson-like+neurodegeneration+in+nontransgenic+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Pathological alpha-synuclein transmission initiates Parkinson-like neurodegeneration in nontransgenic mice.</a> Science. 338 (6109), 949-953 (2012).</li>
<li>Meyer-Luehmann, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exogenous+induction+of+cerebral+beta-amyloidogenesis+is+governed+by+agent+and+host%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Exogenous induction of cerebral beta-amyloidogenesis is governed by agent and host.</a> Science. 313 (5794), 1781-1784 (2006).</li>
<li>Mougenot, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prion-like+acceleration+of+a+synucleinopathy+in+a+transgenic+mouse+model%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol+Aging%22%5BJournal%5D)">Prion-like acceleration of a synucleinopathy in a transgenic mouse model.</a> Neurobiol Aging. 33 (9), 2225-2228 (2012).</li>
<li>Rey, N. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Widespread+transneuronal+propagation+of+alpha-synucleinopathy+triggered+in+olfactory+bulb+mimics+prodromal+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Med%22%5BJournal%5D)">Widespread transneuronal propagation of alpha-synucleinopathy triggered in olfactory bulb mimics prodromal Parkinson's disease.</a> J Exp Med. 213 (9), 1759-1778 (2016).</li>
<li>Babcock, D. T., Ganetzky, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcellular+spreading+of+huntingtin+aggregates+in+the+Drosophila+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Transcellular spreading of huntingtin aggregates in the Drosophila brain.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 112 (39), 5427-5433 (2015).</li>
<li>Kim, D. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anti-aging+treatments+slow+propagation+of+synucleinopathy+by+restoring+lysosomal+function%5BTitle%5D)+AND+%22Autophagy%22%5BJournal%5D)">Anti-aging treatments slow propagation of synucleinopathy by restoring lysosomal function.</a> Autophagy. 12 (10), 1849-1863 (2016).</li>
<li>Liu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trans-synaptic+spread+of+tau+pathology+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Trans-synaptic spread of tau pathology in vivo.</a> PLoS One. 7 (2), 31302(2012).</li>
<li>Pearce, M. M., Spartz, E. J., Hong, W., Luo, L., Kopito, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prion-like+transmission+of+neuronal+huntingtin+aggregates+to+phagocytic+glia+in+the+Drosophila+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Prion-like transmission of neuronal huntingtin aggregates to phagocytic glia in the Drosophila brain.</a> Nat Commun. 6, 6768(2015).</li>
<li>Pearce, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prion-like+transmission+of+pathogenic+protein+aggregates+in+genetic+models+of+neurodegenerative+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Genet+Dev%22%5BJournal%5D)">Prion-like transmission of pathogenic protein aggregates in genetic models of neurodegenerative disease.</a> Curr Opin Genet Dev. 44, 149-155 (2017).</li>
<li>Pecho-Vrieseling, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transneuronal+propagation+of+mutant+huntingtin+contributes+to+non-cell+autonomous+pathology+in+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Transneuronal propagation of mutant huntingtin contributes to non-cell autonomous pathology in neurons.</a> Nat Neurosci. 17 (8), 1064-1072 (2014).</li>
<li>Wu, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+activity+enhances+tau+propagation+and+tau+pathology+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Neuronal activity enhances tau propagation and tau pathology in vivo.</a> Nat Neurosci. 19 (8), 1085-1092 (2016).</li>
<li>Jackson, G. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polyglutamine-expanded+human+huntingtin+transgenes+induce+degeneration+of+Drosophila+photoreceptor+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Polyglutamine-expanded human huntingtin transgenes induce degeneration of Drosophila photoreceptor neurons.</a> Neuron. 21 (3), 633-642 (1998).</li>
<li>Warrick, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Expanded+polyglutamine+protein+forms+nuclear+inclusions+and+causes+neural+degeneration+in+Drosophila%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Expanded polyglutamine protein forms nuclear inclusions and causes neural degeneration in Drosophila.</a> Cell. 93 (6), 939-949 (1998).</li>
<li>McGurk, L., Berson, A., Bonini, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drosophila+as+an+In+Vivo+Model+for+Human+Neurodegenerative+Disease%5BTitle%5D)+AND+%22Genetics%22%5BJournal%5D)">Drosophila as an In Vivo Model for Human Neurodegenerative Disease.</a> Genetics. 201 (2), 377-402 (2015).</li>
<li>The Huntington's Disease Collaborative Research Group. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+gene+containing+a+trinucleotide+repeat+that+is+expanded+and+unstable+on+Huntington%27s+disease+chromosomes%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">A novel gene containing a trinucleotide repeat that is expanded and unstable on Huntington's disease chromosomes.</a> Cell. 72 (6), 971-983 (1993).</li>
<li>Bates, G. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Huntington+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Dis+Primers%22%5BJournal%5D)">Huntington disease.</a> Nat Rev Dis Primers. 1, 15005(2015).</li>
<li>Scherzinger, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembly+of+polyglutamine-containing+huntingtin+fragments+into+amyloid-like+fibrils%3A+implications+for+Huntington%27s+disease+pathology%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Self-assembly of polyglutamine-containing huntingtin fragments into amyloid-like fibrils: implications for Huntington's disease pathology.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 96 (8), 4604-4609 (1999).</li>
<li>Chen, S., Berthelier, V., Yang, W., Wetzel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polyglutamine+aggregation+behavior+in+vitro+supports+a+recruitment+mechanism+of+cytotoxicity%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">Polyglutamine aggregation behavior in vitro supports a recruitment mechanism of cytotoxicity.</a> J Mol Biol. 311 (1), 173-182 (2001).</li>
<li>Brand, A. H., Perrimon, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targeted+gene+expression+as+a+means+of+altering+cell+fates+and+generating+dominant+phenotypes%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">Targeted gene expression as a means of altering cell fates and generating dominant phenotypes.</a> Development. 118 (2), 401-415 (1993).</li>
<li>Potter, C. J., Tasic, B., Russler, E. V., Liang, L., Luo, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Q+system%3A+a+repressible+binary+system+for+transgene+expression%2C+lineage+tracing%2C+and+mosaic+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">The Q system: a repressible binary system for transgene expression, lineage tracing, and mosaic analysis.</a> Cell. 141 (3), 536-548 (2010).</li>
<li>Riabinina, O., Potter, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Q-System%3A+A+Versatile+Expression+System+for+Drosophila%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">The Q-System: A Versatile Expression System for Drosophila.</a> Methods Mol Biol. 1478, 53-78 (2016).</li>
<li>Costanzo, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transfer+of+polyglutamine+aggregates+in+neuronal+cells+occurs+in+tunneling+nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cell+Sci%22%5BJournal%5D)">Transfer of polyglutamine aggregates in neuronal cells occurs in tunneling nanotubes.</a> J Cell Sci. 126 (16), 3678-3685 (2013).</li>
<li>Freeman, M. R., Delrow, J., Kim, J., Johnson, E., Doe, C. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unwrapping+glial+biology%3A+Gcm+target+genes+regulating+glial+development%2C+diversification%2C+and+function%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Unwrapping glial biology: Gcm target genes regulating glial development, diversification, and function.</a> Neuron. 38 (4), 567-580 (2003).</li>
<li>MacDonald, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Drosophila+cell+corpse+engulfment+receptor+Draper+mediates+glial+clearance+of+severed+axons%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">The Drosophila cell corpse engulfment receptor Draper mediates glial clearance of severed axons.</a> Neuron. 50 (6), 869-881 (2006).</li>
<li>Wu, J. S., Luo, L. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17487202">A protocol for dissecting Drosophila melanogaster brains for live imaging or immunostaining.</a> Nat Protoc. 1 (4), 2110-2115 (2006).</li>
<li>Tito, A. J., Cheema, S., Jiang, M., Zhang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Simple+One-step+Dissection+Protocol+for+Whole-mount+Preparation+of+Adult+Drosophila+Brains%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">A Simple One-step Dissection Protocol for Whole-mount Preparation of Adult Drosophila Brains.</a> J Vis Exp. (118), (2016).</li>
<li>Roszik, J., Szöllosi, J., Vereb, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((AccPbFRET%3A+an+ImageJ+plugin+for+semi-automatic%2C+fully+corrected+analysis+of+acceptor+photobleaching+FRET+images%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">AccPbFRET: an ImageJ plugin for semi-automatic, fully corrected analysis of acceptor photobleaching FRET images.</a> BMC Bioinformatics. 9, 346(2008).</li>
<li>Spires-Jones, T. L., Attems, J., Thal, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interactions+of+pathological+proteins+in+neurodegenerative+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Neuropathol%22%5BJournal%5D)">Interactions of pathological proteins in neurodegenerative diseases.</a> Acta Neuropathol. 134 (2), 187-205 (2017).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Als het aantal patiënten die lijden aan neurodegeneratieve aandoeningen stijgen blijft, is er dringend behoefte aan het begrip van de moleculaire pathogenese van deze ziekten te vergroten zodat beter therapieën kunnen worden ontwikkeld. Hier beschrijven we methoden waarmee voor het toezicht op prion-achtige transmissie van pathogene eiwit-aggregaten tussen verschillende soorten cellen in de model-organisme, Drosophila melanogaster. Onlangs hebben we deze methodologie gebruikt om aan te tonen van prion-achtige tr...

Het prion-hypothese stelt dat het infectieuze agens verantwoordelijk voor de overdraagbare spongiforme encefalopathieën (bijvoorbeeldziekte van Creutzfeldt - Jakob bij de mens, scrapie bij schapen, chronische verspillen ziekte bij herten en elanden en "gekke-koeienziekte" bij runderen ) is uitsluitend samengesteld uit eiwit en verstoken van nucleïnezuren1. In prionziekten neemt het cellulaire prion-eiwit (PrPC) een niet-inheemse, stabiele vouw (PrPSc) dat is hoogst beta blad-rijke en kan zichzelf verspreiden door omzetten en het werven van monomeer PrPC moleculen in stabiele amyloid aggregaten. PrPSc aggregaten via dit zelfreplicerende mechanisme te verspreiden tussen verschillende cellen van een organisme en zelfs tussen individuele organismen2.
Eiwit misfolding en aggregatie is ook een centraal element van de meeste neurodegeneratieve ziekten (ziekte van Alzheimer (AD), de ziekte van Parkinson (PD), de ziekte van Huntington (HD) en Amyotrofische laterale sclerose (ALS))3. Vorming van intra - of extra - cellular geaggregeerde eiwit assemblages in deze ziekten is nauw verbonden met de cytotoxiciteit4 en vordert langs zeer reproduceerbaar zijn en ziekte-specifieke paden door de hersenen over tijd5, 6. deze patronen van verspreiding suggereren dat pathogene aggregaten die zijn gekoppeld aan deze aandoeningen prion-achtige eigenschappen hebben. Krachtige steun bestaat nu voor prion-achtige indiening van aggregaten gekoppeld aan AD, PD, HD en ALS - ze verspreiden van cel naar cel en sjabloon de conformationele verandering van het monomeer vormen van hetzelfde eiwit in eerder onaangetast cellen7, 8.
De meerderheid van de studies die onderzoeken prion-achtige verspreiding van eiwit-aggregaten tot nu toe zijn uitgevoerd met zoogdiercellen cultuur modellen, waar aggregaten transfer in het cytoplasma van naïeve cellen van de extracellulaire ruimte of van een andere cel cytoplasma9,10,11,12,13,14,15, of door injecteren aggregaat-bevattende materiaal in de hersenen van de muis en het toezicht op statistische uiterlijk buiten de injectie site16,17,18,19,20,21,22, 23. meer recentelijk, transgene dieren zijn gebruikt om aan te tonen dat de intracellulaire aggregaten naar andere cellen binnen intact hersenen24,25,26,27verspreiden, 28,29,30. Hier beschrijven we een methode voor directe visualisatie van statistische overdracht tussen afzonderlijke cellen in het intact brein van Drosophila melanogaster. Drosophila modellen van HD/polyglutamine (polyQ) ziekten werden aanvankelijk ontwikkeld voor bijna twee decennia geleden31,32 en veel waardevolle inzichten in de pathogene mechanismen die ten grondslag liggen aan deze aandoeningen hebben verstrekt 33. HD is een erfelijke neurodegeneratieve stoornis veroorzaakt door een autosomaal dominante mutatie in het gen dat voor het eiwit huntingtin (Htt)34 codeert. Deze mutatie leidt tot uitbreiding van een stuk van de polyQ in de buurt van Htt van N-terminus boven een pathogene drempel van ~ 37 glutamines, waardoor de eiwitten aan misfold en statistische35,,36. Wild-type Htt eiwitten met < 37 glutamines in deze strook bereiken hun inheemse vouwen, maar kan worden opgewekt om statistische na direct fysiek contact met een Htt statistische "zaad"12,27,37. We benutten dit homotypic, genucleëerde aggregatie van wild-type Htt als een uitlezing voor prion-achtige overdracht en cytoplasmatische toetreding van mutant Htt aggregaten van oorsprong uit andere cellen.
De mechanismen te bepalen door welke prion-achtige aggregaten kan reizen tussen cellen leiden tot de identificatie van nieuwe therapeutische doelen voor ongeneeslijke neurodegeneratieve ziekten. Wij profiteren van de snelle levenscyclus, gebruiksgemak en genetische werkwillig van Drosophila melanogaster definiëren van moleculaire mechanismen voor cel-naar-cel verspreiding van mutant Htt aggregaten. Onze experimentele strategie maakt gebruik van twee binaire expressiesystemen beschikbaar in Drosophila, de gevestigde Gal4-specifieke upstream activerend sequentie (Gal4-UAS) systeem38 en de onlangs ontwikkelde QF-QUAS systeem39. Deze twee onafhankelijke koppelmechanisme kunt beperken van uitdrukking van de mutant en wild-type Htt-transgenen tot afzonderlijke cel populaties binnen de dezelfde vliegen40. Met behulp van deze aanpak, onderzoeken we prion-achtige verspreiding van mutant Htt door monitoring van de herverdeling van cytoplasmatische wild-type Htt uit haar normaal diffuus, oplosbare staat aan een geaggregeerde staat, een rechtstreeks gevolg van fysiek contact met een pre-gevormde mutant Htt statistische "zaad." Conversie van wild-type Htt door mutant Htt kan worden bevestigd met behulp van biochemische of biofysische technieken die verslag van eiwit-eiwitinteractie, zoals fluorescentie resonantie energie transfer (FRET)9,27,41 .
Nog belangrijker is, kunnen we ook toegang tot een groot aantal genetische hulpmiddelen in Drosophila te identificeren van genen en/of trajecten die prion-achtige verspreiding van eiwit-aggregaten bemiddelen. We hebben onlangs deze aanpak gebruikt om te onthullen een sleutelrol voor de cel-oppervlakte scavenger-receptor, Draper42,43, bij de overdracht van mutant Htt aggregaten van neuronale axonen aan nabijgelegen fagocytische glia in de Drosophila centraal zenuwstelsel (CNS)27. Zo kan de genetische en imaging-gebaseerde aanpak die wij hier beschrijven belangrijke fundamentele biologische informatie over een ziekte-relevante fenomeen in de eenvoudig te gebruiken maar krachtige modelorganisme, Drosophilaonthullen.

<table><tbody><tr><td>Fosfaat gebufferde zoutoplossing (PBS), 10X, pH 7.4</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>AM9625</td><td>Verdun tot 1X</td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T9284-1L</td><td></td></tr><tr><td>Kimwipes</td><td>Thomas Scientific</td><td>2904F24</td><td></td></tr><tr><td>20% paraformaldehyde (PFA)</td><td>Electron Microscopy Sciences</td><td>15713-S</td><td></td></tr><tr><td>Normaal Geitenserum (NGS), gefilterd</td><td>Lampire Biological Laboratories</td><td>7332500</td><td>Op delen en invriezen bij ontvangst</td></tr><tr><td>Kip anti-GFP</td><td>Aves Labs</td><td>GFP-1020</td><td>Gebruik bij 1:500 verdunning</td></tr><tr><td>Konijn anti-DsRed</td><td>Clontech</td><td>632496</td><td>Gebruik bij 1:2000 verdunning; kan DsRed-gebaseerde fluorescente eiwitten herkennen (bijv. mCherry, mStrawberry, tdTomato, etc.)</td></tr><tr><td>Muis anti-Bruchpilot</td><td>Developmental Studies Hybridoma Bank</td><td>nc82</td><td>Gebruik bij 1:100 verdunning; zal actieve pre-synaptische structuren door het vliegse hersenen labelen</td></tr><tr><td>FITC anti-kip</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>SA1-7200</td><td>Gebruik bij 1:250 verdunning</td></tr><tr><td>Alexa Fluor 568 anti-konijn</td><td>Life Technologies</td><td>A11011</td><td>Gebruik bij 1:250 verdunning</td></tr><tr><td>Alexa Fluor 647 anti-muis antilichaam</td><td>Life Technologies</td><td>A21235</td><td>Gebruik bij 1:250 verdunning</td></tr><tr><td>Slowfade Gold Antifade Reagens</td><td>Life Technologies</td><td>S36936</td><td></td></tr><tr><td>Microscoopglazen (25 x 75 x 1.0 mm)</td><td>Fisher Scientific</td><td>12-550-143</td><td></td></tr><tr><td>Dekglas (22 x 22 mm)</td><td>Globe Scientific</td><td>1404-15</td><td></td></tr><tr><td>Dumont Biology Grade Pincet, Stijl 3</td><td>Ted Pella</td><td>503</td><td>gebruik in niet-dominante hand</td></tr><tr><td>Dumont Biology Grade Pincet, Stijl 5</td><td>Ted Pella</td><td>505</td><td>gebruik in dominante hand</td></tr><tr><td>LAS X beeldanalysesoftware</td><td>Leica</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Imaris beeldanalysesoftware</td><td>Bitplane</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

controle van cel naar cel transmissie van prion-achtig eiwit-aggregaten in drosophila melanogaster

Monitoring Cell-to-cell Transmission of Prion-like Protein Aggregates in Drosophila Melanogaster

Aggregatie van eiwitten is een centraal element van de meeste neurodegeneratieve ziekten, met inbegrip van de ziekte van Alzheimer (AD), de ziekte van Parkinson (PD), de ziekte van Huntington (HD) en Amyotrofische laterale sclerose (ALS). Eiwit-aggregaten zijn nauw verbonden met het neuropathologie in deze ziekten, hoewel het exacte mechanisme waardoor afwijkend eiwit aggregatie normale cellulaire homeostase verstoort is niet bekend. Opkomende gegevens sterke ondersteuning biedt voor de hypothese dat pathogene aggregaten in AD, PD, HD, en ALS hebben veel overeenkomsten met prionen, die alleen-eiwit infectieuze agentia die verantwoordelijk zijn voor de overdraagbare spongiforme encefalopathieën. Prionen repliceert zelf templating de conversie van native-gevouwen versies van hetzelfde eiwit, waardoor verspreiding van het fenotype van aggregatie. Hoe prionen en prion-achtige eiwitten in AD, PD, HD en ALS beweging van de ene cel naar de andere is momenteel een oppervlakte van intensief onderzoek. Hier, wordt een Drosophila melanogaster model waarmee toezicht prion-achtig, cel-naar-cel indiening van mutant huntingtin (Htt) aggregaten HD gekoppeld beschreven. Dit model maakt gebruik van krachtige hulpmiddelen voor het manipuleren van transgenic expressie in veel verschillende weefsels en Drosophila en maakt gebruik van een fluorescently-tagged cytoplasmatische eiwit rechtstreeks verslag prion-achtige overdracht van mutant Htt aggregaten. Nog belangrijker is, kan de aanpak die we hier beschrijven worden gebruikt voor identificatie van nieuwe genen en trajecten die bemiddelen verspreiding van eiwit-aggregaten tussen verschillende cel typen in vivo. Informatie die is opgedaan met deze studies zal uitbreiden het beperkte begrip van de pathogene mechanismen die ten grondslag liggen aan neurodegeneratieve ziekten en nieuwe mogelijkheden voor therapeutische interventie te onthullen.

De hier beschreven methoden produceren betrouwbare gegevens demonstreren prion-achtige overdracht van Htt eiwit-aggregaten uit één cel bevolking naar de andere in de intact vlieg CNS. Conversie van wild-type Htt van diffuse naar punctate wordt waargenomen door directe fluorescentie van deze YFP fusieproteïne in ontvangende glia als gevolg van HttQ91-mCherry expressie in donor ORNs (Figuur 2A-C en Figuur 4...

Vergaren van bewijs ondersteunt het idee dat de pathogene eiwit-aggregaten neurodegeneratieve ziekten verspreiden tussen cellen met prion-achtige eigenschappen gekoppeld. Hier beschrijven we een methode waarmee visualisatie van cel naar cel verspreiding van prion-achtige aggregaten in de model-organisme, Drosophila melanogaster.

Controle van cel naar cel transmissie van Prion-achtig eiwit-aggregaten in Drosophila Melanogaster

Protein aggregation is a central feature of most neurodegenerative diseases, including Alzheimer&#39;s disease (AD), Parkinson&#39;s disease (PD), ...

Het algemene doel van deze procedure is om prion-achtige verspreiding van eiwitaggregaten in vivo te monitoren. Met behulp van transgene vliegen die een aggregatie-neiging hebbend eiwit tot expressie brengen in een oplosbare versie van hetzelfde eiwit in geïsoleerde celpopulaties. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van sleutelvragen op het gebied van celbiologie en neurodegeneratie, zoals hoe eiwitaggregaten of andere materialen van cel naar cel overgaan in de hersenen.Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het beeldvorming mogelijk maakt van de verspreiding van eiwitaggregaten van de ene celsite naar de andere in een intact centraal zenuwstelsel. De implicaties van deze techniek reiken tot de therapie van de ziekte van Huntington en andere prion-achtige neurodegeneratieve ziekten. Omdat de verspreiding van aggregaten een veel voorkomend mechanisme lijkt te zijn dat ten grondslag ligt aan de progressie van deze dodelijke aandoeningen.Gebruik standaard kweekcondities om transgene Drosophila melanogaster-lijnen te genereren die weefselspecifieke Gal4 of QF-drivers bevatten. Evenals lijnen met wildtype of mutant huntingtine-transgenen stroomafwaarts van de Gal4-UAS of QF-QUAS. Verzamel de nakomelingen van het gewenste genotype en laat ze rijpen tot ze klaar zijn om te dissecteren.Om je voor te bereiden op de hersendissectie, verzamel de benodigde oplossingen en koel ze op ijs, samen met de glazen multi-well schaal, pipettentips en één paar pincetten. Vervolgens worden de volwassen vliegen geanesthetiseerd met kooldioxide en overgebracht naar een putje van de glazen schaal. Voeg dan ongeveer een halve milliliter PBST toe aan het putje met de vliegen en aan een aangrenzend putje.Concentreer vervolgens onder een dissectiescoop op een enkele vlieg en verlicht deze van beide kanten met gooseneck lampen. Plaats vervolgens een gevouwen doek onder de schaal voor het schoonmaken van de dissectietools. Gebruik nu nummer drie pincetten in de niet-dominante hand om een enkele vlieg over te brengen naar het putje met PBST.Immobiliseer de vlieg door zijn achterlijf vast te pakken met de ventrale kant naar boven en dompel de vlieg volledig onder. Steek vervolgens een tand van een nummer vijf pincet onder de cuticula in de kleine ruimte naast de proboscis. Beveilig de greep op het hoofd door van beide kanten in het oog te knijpen en trek de pincetten uit elkaar om het hoofd los te maken.Gooi het lichaam van de vlieg weg op het gevouwen doek terwijl het hoofd in het PBST ondergedompeld blijft. Steek vervolgens een tand van de nummer drie pincetten in dezelfde ruimte aan de andere kant van de proboscis en trek voorzichtig de hoofdcuticula uit elkaar om de hersenen bloot te leggen. Gooi voorzichtig de cuticularesten weg op een labdoekje.Tijdens het verwijderen van de cuticula, vermijd direct contact met de hersenen om deze niet te beschadigen met een pincet. Verwijder nu de gedissekteerde hersenen uit het PBST, door een greep te nemen op een aangehechte trachea of door het in de ruimte tussen de pincetpunten te zuigen met capillaire actie. Breng vervolgens de vlieg-hersenen over in een microcentrifugebuisje met fixeervloeistof op ijs.Observeer zorgvuldig om te letten op de hersenen die uit de pincetten komen. Zodra alle hersenen zijn gedissecteerd, breng je de verzamelbuis over naar een nutator bij kamertemperatuur en wikkel ze gedurende ongeveer vijf minuten. Na de fixatieperiode, verwijder je de meeste fixeervloeistof met een p1000 pipette en gooi je het weg, wees voorzichtig om de hersenen in de buisjes te laten.Dit vereist zachte zuiging en zorgvuldige observatie. Voeg vervolgens een milliliter verse PBST toe aan de hersenen. Dek de buis af en laat het ongeveer een minuut schudden op de nutator om de resterende fixatievloeistof af te wassen.Verwijder vervolgens de oplossing en herhaal deze korte wasstap. Volg de twee korte wasbeurten met één wasbeurt van vijf minuten, vervolgens drie wasbeurten van twintig minuten, en tenslotte één wasbeurt van een uur. Na de laatste wasbeurt, verwijder je voorzichtig het grootste deel van de PBST en dompel je de hersenen onder in 30 microliter glycerol-gebaseerde antifade reagens.Vervolgens incubeer je de hersenen gedurende één tot 24 uur bij 4 graden Celsius in het donker zonder beweging. Verwijder later de hersenen uit de verzamelbuis met behulp van een stompe pipettentip en breng ze over naar een microscoopglas. Richt vervolgens de hersenen zachtjes uit zoals nodig is voor beeldvorming met behulp van pincetten.Meerdere monsters kunnen op hetzelfde glas worden gemonteerd in aparte rijen. Verwijder vervolgens het overtollige antifade reagens van het glas met behulp van de hoek van een gevouwen labdoekje. Laat het doekje niet in contact komen met de hersenen.Laat de monsters vervolgens vijf tot tien minuten in het donker staan om de hersenen aan het glas te laten hechten. Neem vervolgens kleine stukjes gebroken dekglas en plaats ze rond de hersenen die een oppervlakte van ongeveer 19 vierkante millimeter bedekken, en laat vervolgens voorzichtig een 22 vierkante millimeter dekglas over de mozaïek van hersenen en glas zakken om een bruggenmontage te maken. Spuit vervolgens langzaam vers antifade reagens onder het dekglas zodat het de lege ruimtes opvult.Doe dit heel voorzichtig zodat de hersenen en het glas op hun plaats blijven. Verzegel vervolgens het dekglas met nagellak. Breng het eerst alleen op de hoeken aan.Laat de hoekjes vijf tot tien minuten drogen voordat je de verzegeling langs de randen voltooit. De hersenen moeten zo snel mogelijk worden afgebeeld. Beeld de gemonteerde hersenen af met behulp van een confocale microscoop uitgerust met een 40X of 63X olie-objectief om Z-sneden te verzamelen in het gebied van de hersenen waar de transgenen worden tot expressie gebracht.Analyseer vervolgens de gegevens door de puncta in de individuele Z-sneden te kwantificeren of alternatief na het renderen van de

monitoring-cell-to-cell-transmission-prion-like-protein-aggregates

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

Hier beschrijven we een nieuwe test voor het toezicht op prion opname en-handel door immuuncellen onmiddellijk na intraperitoneale inoculatie door het zuiveren en fluorescent etikettering geaggregeerde prion staven van geïnfecteerde hersenen materiaal dan het toezicht op hun opname en beweging van de injectieplaats en het karakteriseren van de cellen te bemiddelen deze gebeurtenissen.

Monitoring immuuncellen Trafficking TL-Prion Rods uur na intraperitoneale infectie

This video demonstrates the procedure for in vivo imaging of C. elegans expressing prion-like proteins tagged with red fluorescent protein. The protocol involves immobilizing nematodes on an agarose pad for time-lapse confocal microscopy, revealing protein aggregation and transport within and between cells. This technique is crucial for studying protein aggregation related to neurodegenerative diseases.

Time-Lapse Imaging to Monitor the Transcellular Spreading of Prion-Like Proteins in Transgenic Nematodes

This video demonstrates imaging and quantification of protein aggregates in genetically modified Drosophila brains. Brains are fixed, washed, and treated with an antifading agent before mounting. Images are captured using a confocal microscope and quantified to observe the transmission of mutant protein aggregates.

Imaging and Quantification of Protein Aggregates in Genetically Modified Drosophila Brains

Prion-achtige verspreiding van eiwitaggregaten is recent naar voren gekomen als een factor die bij veel neurodegeneratieve ziekten betrokken is. Het doel van dit protocol is om te beschrijven hoe de rondworm C. elegans als modelsysteem kan worden gebruikt om eiwitverspreiding te volgen en prion-achtige fenomenen te onderzoeken.

Onderzoek naar de verspreiding en de toxiciteit van Prion-achtige eiwitten met behulp van de Metazoan modelorganisme<em&gt; C. elegans</em

Dit protocol beschrijft de dissectie en immunokleuring van volwassen Drosophila melanogaster brain weefsels. Dit protocol benadrukt in het bijzonder het gebruik van Drosophila paddestoel lichaam en fotoreceptor neuronen als voorbeeld neuronale subsets kunt weergeven die nauwkeurig kunnen worden gebruikt voor het ontdekken van de algemene beginselen die ten grondslag liggen aan vele aspecten van neuronale ontwikkeling.

Dissectie en immunefluorescentie kleuring van Mushroom lichaam en fotoreceptor neuronen in de hersenen van de volwassen Drosophila melanogaster

Hebben we een eenvoudige en flexibele workflow om kwantitatieve gegevens extract van fluorescentie imaging-gebaseerde cel biologische studies van aggregatie van eiwitten en autophagic flux in het centrale zenuwstelsel van Drosophila modellen van neurodegeneratie.

Kwantitatieve celbiologie van neurodegeneratie in Drosophila door onbevooroordeelde analyse van Fluorescently Tagged eiwitten met behulp van ImageJ

Hier presenteren we een protocol voor de visualisatie, detectie, analyse en tracking van endogene mRNA-handel in levende Drosophila melanogaster Eier kamer met behulp van moleculaire bakens, draaiende schijf confocale microscopie en open-source analyse Software.

Visualisering en opvolging van endogene Mrna's in levende Drosophila melanogaster Eier kamers

Glucoseopname is verhoogd in Drosophila motorneuronen die worden beïnvloed door TAR DNA-bindend eiwit (TDP-43) proteïnopathie, zoals aangegeven door een FRET-gebaseerde, genetisch gecodeerde glucosesensor.

Glucoseopname meten in Drosophila-modellen van TDP-43-proteïnopathie

Het doel van dit protocol is om celadhesie en -groei te richten op gerichte gebieden van rasters voor cryo-elektronenmicroscopie. Dit wordt bereikt door een aangroeiwerende laag aan te brengen die wordt opgeblazen in door de gebruiker gespecificeerde patronen, gevolgd door afzetting van extracellulaire matrixeiwitten in de patroongebieden voorafgaand aan het zaaien van cellen.

Micropatterning Transmissie ElektronenMicroscopie Grids naar Direct Cell Positioning binnen Whole-Cell Cryo-Electron Tomography Workflows

Hier worden niet-invasieve methoden beschreven voor de lokalisatie van fotoreceptormembraaneiwitten en de beoordeling van retinale degeneratie in het drosophila samengestelde oog met behulp van eGFP-fluorescentie.

Onderzoek naar membraaneiwithandel in drosophila-fotoreceptorcellen met behulp van eGFP-gelabelde eiwitten

Hier presenteren we een protocol voor ex vivo calciumbeeldvorming bij volwassen Drosophila met GCaMP6-expressie om epileptiforme activiteiten te monitoren. Het protocol biedt een waardevol hulpmiddel voor het onderzoeken van ictale gebeurtenissen bij volwassen Drosophila door middel van ex vivo calciumbeeldvorming, waardoor de mogelijke mechanismen van epilepsie op cellulair niveau kunnen worden onderzocht.

Ex Vivo Calciumbeeldvorming voor Drosophila-model van epilepsie

Leer de cel-naar-cel verspreiding van prion-achtige eiwitaggregaten bestuderen in Drosophila melanogaster. Deze methode maakt in vivo visualisatie mogelijk voor onderzoek naar neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Huntington.

Controle van cel naar cel transmissie van Prion-achtig eiwit-aggregaten in Drosophila Melanogaster

Meer video's verkennen