Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Biology

Моделирование Возраст-ассоциированных нейродегенеративных заболеваний в Caenorhabditis elegans

Published: August 15, 2020 doi: 10.3791/61169

Summary

Здесь мы вводим и описываем широко доступные методологии с использованием некоторых универсальных моделей нематод, включая гиперактивированный ионный канал индуцированного некрозания и белоковой нейротоксичности, для мониторинга и вскрытия клеточных и молекулярных основ возрастных нейродегенеративных заболеваний.

Abstract

Борьба с нейродегенеративными патологиями человека и управление их всепроникающим социально-экономическим воздействием становится глобальным приоритетом. Несмотря на их пагубное воздействие на качество жизни человека и систему здравоохранения, большинство нейродегенеративных расстройств человека по-прежнему остаются неизлечимыми и не предотвратимыми. Поэтому разработка новых терапевтических вмешательств против таких недугов становится актуальной. Возрастное ухудшение нейронных цепей и функций эволюционно сохраняется в организмах, столь же разнообразных, как скромный червь Caenorhabditis elegans и людей, означающих сходство в основных клеточных и молекулярных механизмов. C. elegans является очень податливой генетической моделью, которая предлагает хорошо охарактеризованную нервную систему, прозрачность тела и разнообразный репертуар генетических и визуальных методов для оценки нейронной активности и контроля качества во время старения. Здесь мы вводим и описываем методологии, используя некоторые универсальные модели нематод, в том числе гиперактивированный ионный ионный некроз (например, deg-3 (d) и mec-4 (d)) и белковый агрегат (например, протеиновый разбивка и поли-глутамат) Сочетание этих моделей нейродегенерации животных, а также генетические и фармакологические экраны для модуляторов смерти клеток приведет к беспрецедентному пониманию возрастного распада нейронов и обеспечит критическое понимание с широким значением для здоровья человека и качества жизни.

Introduction

За последние два десятилетия C. elegans широко использовался в качестве модельного организма для исследования молекулярных механизмов смерти некротических клеток. C. elegans предлагает исключительно хорошо охарактеризованную и отображенную нервную систему, прозрачную структуру тела и разнообразный репертуар генетических и визуальных методов для мониторинга клеточной функции in vivo и выживания на протяжении всего старения. Таким образом, несколько C. elegans генетические модели нейродегенерации уже были разработаны для оценки жизнеспособности нейронов. В частности, хорошо описанные и используемые модели нематод включают гиперактивный ионный канал индуцированного некрозания1,,2,3 и гибель клеток, вызванную повышенной агрегацией белка,4,5,6,7,8,,9,,10 и тепловой удар11,12, среди других.

Краткосрочное воздействие сублетальных температур придавало сопротивление против смерти некротических клеток, вызванное последующим тепловым стрессом как в нематодах, так и в нейронах млекопитающих11. Интересно, что ежедневное предурочича нематод при мягкой повышенной температуре защищает от нейродегенерации, которая наносится различными стимулами, такими как ионный дисбаланс (например, mec-4 (u231) и/или deg-3 (u662)) и агрегация белка (например,,1311-

Здесь мы описываем универсальные методологии с использованием C. elegans для мониторинга и оценки возрастной нейродегенерации в устоявшихся моделях заболеваний человека, таких как эксцитотоксичность с вызванной гибелью клеток, болезнь Паркинсона и Гентингтона. Кроме того, мы подчеркиваем нейропротекторную роль тепловых предпосылок в нескольких моделях нейродегенерации. Сочетание этих методов вместе с генетическими и / или фармакологических экранов приведет к выявлению и характеристике новых модуляторов смерти клеток, с потенциальным терапевтическим интересом.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Некротическая смерть клеток, вызванная гиперактивными ионационными каналами

ПРИМЕЧАНИЕ: Прибыль функции мутаций в генном семействе дегенеров, в том числе mec-4 и deg-3 среди других, приводит к генерации гиперактивных ионных каналов запуска некротических клеток смерти шести нейронов сенсорных рецепторов, необходимых для механосенсации у червей3. Некроз, вызванный аномальной стимуляцией дегенеров, показывает несколько механистических и морфологических сходств с эксцитотоксиностью у млекопитающих. Поддержание энергетического метаболизма и гомеостаза кальция играет решающую роль на выживание нейронов во время некроза11. Следующие штаммы могут быть использованы для мониторинга смерти некротических клеток, вызванных гиперактивными иононационными каналами, mec-4 (u231)X и deg-3 (u662)V.

  1. Обслуживание, синхронизация и подготовка червей-мутантов для исследования некротической клеточной смерти
    1. День 1: Выберите L4 личинок mec-4 (u231) или deg-3 (u662) мутантных нематод на Nematode Growth Media (NGM; Таблица 1) пластины, посеянные кишечной палочкой (OP50) с помощью рассекая стереомикроскопа.
    2. Поместите 10 нематод L4 на посевную пластину NGM и выращивайте их при стандартной температуре 20 градусов по Цельсию.
    3. День 5: Вымойте пластины с 1 mL буфера M9(Таблица 1) и собирать животных в 1,5 мл трубки.
    4. Центрифуга на 10000 х г на 30 с и удалить супернатант.
    5. Добавьте 0,5 мл отбеливающего раствора (7 мл H2O, 1 мл 5 N NaOH и 2 мл отбеливателя).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Отбеливание решение постепенно теряют свою эффективность; следовательно, она должна быть подготовлена ежедневно.
    6. Вихрь и периодически контролировать, пока черви не растворяются.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Избегайте отбеливания в течение периодов более 5 минут, потому что жизнеспособность эмбрионов будет затронута.
    7. Центрифуга на 10000 х г на 30 с и удалить супернатант.
    8. Вымойте дважды гранулы (яйца) с 1 мл буфера M9.
    9. После мытья, повторно яйца в 200 мл буфера M9 и инкубировать их в течение 25 мин при 34 градусов по Цельсию в водяной бане.
    10. Поддерживайте отдельную группу контрольного образца (яйца) при 20 градусах Цельсия.
    11. Pipette 100 l контроля или теплового шока обработанных яйца и поместить их на несеяные пластины NGM. Каждая тарелка содержит не менее 100-200 яиц.
    12. Инкубируется яйца при 20 градусов по Цельсию до вылупления.
  2. Монтаж личинок L1 для исследования с использованием контраста дифференциальных помех (DIC; Nomarsky) микроскопия
    1. Подготовьте 2% агарозных подушечек.
    2. Используйте 1 мл буфера M9 для мытья пластин и сбора нематод личинок L1 в 1,5 мл труб.
    3. Центрифуга на 10000 х г на 30 с.
    4. Удалить супернатант и сохранить гранулы (нематоды).
    5. Добавьте 100 мл буфера 20 мМ М9/левамизола для обезболивания нематод.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Избегайте азида натрия в качестве анестезии. Азид натрия вызывает митохондриальное повреждение и окислительный стресс, что в конечном итоге приводит к индукции клеточной смерти
    6. Pipette 10 л M9/levamisole буфер, содержащий L1 червей и смонтировать их на 2% агарозы колодки (Таблица 1).
    7. Аккуратно поместите крышку поверх образца.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Печать крышки с лаком для ногтей для сохранения влажности на протяжении всего процесса визуализации.
    8. Наблюдать за червями с помощью контраста дифференциальных помех (DIC; Номарская) микроскопия.
    9. Оценка нейродегенерации шести нейронов сенсорных рецепторов путем подсчета клеток с характерным vacuolated внешний вид на нематод.

2. Белок агрегат-индуцированной нейродегенерации

ПРИМЕЧАНИЕ: Следующие штаммы могут быть использованы для исследования белковых агрегатов индуцированной нейротоксичности: ()переэкспрессия человека - синуклеин в дофаминергических нейронов, UA44: Является ли«baIn1; pdat-1»-syn,pdat-1GFP и(B)переэкспрессией человеческого белка полиглутамина (Поли) пан-нейронально, AM101: rmsIs110»p rgef-1»40:YFP »6,10.

  1. Обслуживание, синхронизация и подготовка трансгенных нематод для анализа нейродегенерации
    1. Используйте вскрывающий стереомикроскоп для мониторинга развития и роста C. elegans.
    2. День 1: Синхронизация популяции трансгенных нематод путем сбора и передачи 15-20 L4 личинок каждой нагрузки на свежевысащенные ПЛАСТИНы NGM.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте по крайней мере три пластины каждого штамма на состояние.
    3. Инкубировать и дать нематодам расти при стандартной температуре 20 градусов по Цельсию.
    4. День 2: Выполните ежедневные предварительные условия в течение 30 минут, переведя пластины в инкубатор, установленный при 34 градусов по Цельсию. Затем верните предусловные нематоды обратно при стандартной температуре 20 градусов по Цельсию.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Различные генетические фоны могут быть чувствительны к высокой температуре в течение длительного периода воздействия.
    5. (A) Если исследовать переэкспрессию человека- синуклеин в дофаминергических нейронов, UA44: Является ли"baIn1; pdat-1"-syn, pdat-1GFP: на 9-й день, мониторинг 7-дневных трансгенных нематод для дофаминергической смерти нейрональных клеток.
    6. (B) Если исследовать переэкспрессию человеческого белка полиглутамина (Поли) пан-нейронально, AM101: rmsIs110(p rgef-1::YFP):на 5-й день, измерьте нейрональные агрегаты Поли в области головы 4-дневного трансгенного животных, выражающих 40::YFP.
  2. Монтаж образцов для микроскопического исследования
    1. Подготовка 2% агароз колодки (Таблица 1).
    2. Добавьте 10 мл 20 мМ ММ М9/левамизоле буферного падения в центре агарозной площадки.
    3. Выберите соответствующие трансгенные нематоды и перенесите их в падение M9/levamisole.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Место 20-30 нематод на каплю.
    4. Поместите аккуратно крышку на верхней части образца.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Печать крышки с лаком для ногтей для сохранения влажности на протяжении всего процесса визуализации.
    5. Приступить к микроскопическому исследованию соответствующих образцов.
  3. Процесс приобретения и анализ данных трансгенных нематод, со-выражающих синуклеин и цитозоликический GFP в дофаминергических нейронах
    1. Используйте эпифлюоресценциальный микроскоп в сочетании с камерой (например, EVOS FL Auto 2).
    2. Обнаружение и захват z-стек изображения головного области на 20x увеличение.
    3. Сохранить и собрать изображения проекции максимальной интенсивности.
    4. Приступить к анализу приобретенных изображений.
    5. Изучите трансгенных червей для нейродегенерации, забив следующие клеточные характеристики, (i) потеря флуоресценции от нейронов, выражающих GFP под промоутером DAT-1, (ii) нейронов, показывающих сома и / или аксональный blebbing, наросты или дендритные потери.
    6. Импортируйте и анализируем данные с помощью пакета программного обеспечения (например, Excel).

3. Процесс приобретения и анализ данных трансгенных нематод, выражающих пан-нейронально Поли-40, слитые с YFP

  1. Используйте эпифлюоресценциальный микроскоп в сочетании с камерой (например, EVOS FL Auto 2).
  2. Обнаружение и захват z-стек изображения головного области на 20x увеличение.
  3. Сохранить и собрать изображения проекции максимальной интенсивности.
  4. Приступить к анализу приобретенных изображений с помощью программного обеспечения Фиджи.
  5. Открытые изображения с фиджийской программой14.
  6. Выберите команду Сплит Каналс с помощью меню «Изображение и цвет» .
    ПРИМЕЧАНИЕ: Держите изображение зеленого канала.
  7. Используйте инструмент выбора от руки, чтобы вручную установить флуоресцентную область интереса (ROI; например, головка).
  8. Добавьте соответствующую рентабельность инвестиций в roi Manager через меню Analyze and Tools.
  9. Вычесть фон до 50%, выбрав процесс и вычесть фон.
  10. Настройка и применение пороговых значений с помощью командного изображения меню Отрегулируйте Порог. Храните и установите одинаковые пороговые значения на протяжении всего анализа изображений всего эксперимента.
  11. Выберите соответствующую рентабельность инвестиций от менеджера ROI.
  12. Проанализируйте количество белковых агрегатов с помощью команды меню Анализ и анализ частиц.
  13. Повторите шаги 3.5-3.12 для каждого приобретенного изображения.
  14. Копирование значений дисплея из отдельного окна Результаты.
  15. Вставьте/импортируйте и анализируйте результаты с помощью пакета программного обеспечения.

4. Отчетный статистический анализ

  1. Используйте не менее 30 нематод для каждого экспериментального состояния. Выполните три биологических репликации.
  2. Используйте программное обеспечение для статистического анализа либо для проведения студенческого т-теста(сравнение между двумя группами) или ANOVA (сравнение между несколькими группами) для статистического анализа с р-лт; 0,05 как значительный.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Некротическая клеточная смерть, вызванная гиперактивными иононационными каналами
Используя представленные здесь процедуры, эмбрионы-мутанты мек-4 (u231) и deg-3u662) были либо инкубированы в течение 25 мин при температуре 34 градусов по Цельсию, либо хранились при стандартной температуре 20 градусов по Цельсию. При вылуплении количество трупов нейрональных клеток определялось на личиночной стадии L1 обеих групп. Некротическая гибель клеток уменьшается в нематодах, вылупившихся от теплового шока, выявленных яиц(рисунок 1A-1B).

Белковая агрегационная нейродегенерация
Трансгенные нематоды overexpressing (A) человека-синуклеин и цитоплазматический GFP в дофаминергических нейронов и (B) человека полиглютамина белка (Поли), слитого с YFP пан-нейронально, были выставлены ежедневно в течение 30 мин при 34 градусов по Цельсию. Тепловой шок предварительных способствует нейрозащиты против -синуклеин-индуцированной клеточной смерти в 7-дневный взрослый гермафродитов (Рисунок 2A) и уменьшает 40::YFP белковых агрегатов в голове области 4-дневного взрослого(Рисунок 2B и рисунок 3).

Figure 1
Рисунок 1: Гиперактивный ионный ионный некроз. ()Представитель DIC микроскопии изображение mec-4 (u231) L1 личинки, со стрелками с указанием характерных некротических вакуолы. На ранней стадии нейродегенерации опухшие ядра отображаются в клетках. Изображение было получено с помощью 40-го объектива возражений. Масштабная планка, 20 мкм. (B) Количество трупов нейронных клеток на стадии развития личинок L1, на 100 животных, несущих нейротоксический мек-4 (u231) или deg-3 (u662) аллелей. Некротическая гибель клеток подавляется в личинках L1, вылупляемых из вылупившихся из необеснаных яиц по сравнению с необработанными аналогами (n е 100 животных на генотип и анализ; Данные представляют собой среднее значение «S.E.M.»,Pq LT; 0.001 для необработанных и предварительных условий; t-test) Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2: Ежедневные предварительные условия при 34 кку дает нейрозащиту против синуклеина и уменьшает полиэ агрегаты в C. elegansВыживаниеΑпередних дофаминергических нейронов (CEPs и ADEs) в необработанных и предварительных нематод со-экспрессии цитоплазматических GFP вместе с человеком- синуклеин. Предварительные нематоды отображают улучшенную нейропротекцию по сравнению с необработанными. Остатки нейрональных клеток тела (звездочки) и аксонального бисера (наконечники стрел) видны в необработанных нематод (верхняя панель). И сома (звездочки) и нейрональные процессы (наконечники стрел) сохраняются при предварительных условиях. Изображения, полученные с помощью 20-го объектива возражения и изображают максимальную интенсивность z-проекции. Детали приобретения: Яркий, 0.15. Масштабная планка, 20 мкм. Черви были забиты для нейронов выживания передних дофаминергических нейронов на седьмой день взрослой жизни. (B) Нейронные полисы агрегаты обнаружены на четвертый день взрослой жизни в области головы необработанных и предварительных трансгенных нематод. Предварительные трансгенные черви представляют меньше нейронных агрегатов No40:YFP по сравнению с необработанными. Репрезентативные изображения головного края показаны наконечниками стрел, указывающими на агрегаты белка полиэ в нейронных клетках. Изображения, полученные с помощью 20-го объектива возражения и изображают максимальную интенсивность z-проекции. Детали приобретения: Яркий, 0.0175. Масштабная планка, 20 мкм. 30-35 животных были количественно на состояние в каждом из трех независимых экспериментов. Данные представляют собой среднее значение З.Е.М., ЗП хт; 0,05, непаренный т-тест. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3: Анализ изображений с помощью программного обеспечения Фиджи. 1. Открыть приобретенное изображение с помощью программного обеспечения Фиджи; 2. Выберите команду "Сплит канал" через меню "Изображение" и "Цвет" для преобразования изображения; 3, 4. Держите изображение "зеленого канала" и с помощью инструмента "выбор от руки" очаровывайте флуоресцентную область интереса (ROI; например, головка). Добавить соответствующую рентабельность инвестиций в "ROI Manager" через меню "Analyze" и "Tools"; 5, 6. Вычесть фон до 50%, выбрав "Процесс" и "Вычитание фона"; 7, 8. Настройка и применение пороговых значений через команду меню "Изображение", "Отрегулируемая" и "Порог"; 9. Выберите соответствующий рентабельность инвестиций у "менеджера по рентабельности инвестиций"; 10-12. Проанализируйте количество белковых агрегатов с помощью команды меню "Анализ" и "Анализ частиц". Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой фигуры.

Реагента Рецепт
2% агарозных подушечек 1. Взвесьте 0,5 г агарозы в цилиндрическом стеклянном стакане.
2. Добавьте 25 мл буфера M9.
3. Нагрейте в микроволновой печи до кипения. Вынимайте, перемешайте кончиком пипетки и снова кипятите. Повторяйте до тех пор, пока агароз не растворится.
4. Поместите пустую слайд микроскопа на скамейке.
5. Положите каплю (50 мл) свежего 2% агарозного раствора в середине слайда.
6. Возьмите второй слайд микроскопа и поместите его на вершине агарозы капли. Аккуратно нажмите вниз, чтобы сгладить падение.
7. Пусть агарозы затвердеть в течение 30 секунд и удалить осторожно верхний слайд микроскопа.
8. Немедленно приступить к подготовке образца, так как агарозные прокладки начнут сушки в течение примерно 5 минут.
Совет: Оставьте верхний микроскоп слайд в качестве крышки, чтобы сохранить влажность дольше (я 1 час). Таким образом, в ходе экспериментов можно быстро подготовить и использовать несколько агарозных подушечек.
Буфер M9 1. Растворите 3 г KH2PO4, 6 г Na2HPO4, 5 г NaCl в 1 Л дистиллированной воды и автоклава.
2. Дайте остыть и добавьте 1 мл 1 М МгСО4 (стерильный).
3. Храните буфер M9 при 4 градусов по Цельсию.
Нематодные средние среду роста (NGM) агар пластины 1. Смешайте 3 г NaCl, 2,5 г бактопептона, 0,2 г стрептомицина, 17 г агара и добавьте 900 мл дистиллированной воды. Автоклаве.
2. Дайте остыть до 55-60 градусов по Цельсию.
3. Добавьте 1 мл раствор холестерина, 1 мл 1 M CaCl2, 1 мЛ 1 ММ4,1 мл раствора бульона нистатина, 25 мл стерильного 1 М фосфатного буфера, рН 6,0 и дистиллированную стерильную воду до 1 л.
4. Pipette 10 мл среднего на чашку Петри и оставить затвердевать.
5. Храните тарелки при 4 градусах Цельсия до использования.

Таблица 1: Рекомендуемые рецепты использованных реагентов. Все рецепты реагентов, используемые в представленном протоколе, изложены здесь.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Здесь мы вводим и описываем широко доступные методологии роста, синхронизации и микроскопического исследования некоторых универсальных моделей C. elegans, исследующих возрастную нейродегенерацию. В частности, мы оцениваем и вскрываем клеточные и молекулярные основы возрастного нервного срыва с помощью гиперактивного ионного канала индуцированного некрозания и белка, агенного нейротоксичности1,,2,,3,,4,,5,,7,,9,,10,,11.

Хотя описанные процедуры оценки смертности в виво являются простыми и могут быть легко выполнены в любой лаборатории, Есть некоторые важные шаги, которые должны быть приняты во внимание. Калорийные ограничения и голодания, как известно, вызывают несколько путей стресса, таких как аутофагия, которые могут помешать нейродегенерации или накопления белковых агрегатов13,,15,16. Таким образом, следует использовать сытые и неголодные нематоды. Тепловой шок, выясывая, обеспечивает нейропротектор против нескольких нейродегенеративных стимулов и используется в качестве установленного модулятора смерти клеток11,13. Тем не менее, некоторые мутанты подвержены воздействию высокой температуры в течение длительных периодов времени. Таким образом, соответствующий этап развития, возраст и продолжительность теплового шока должны быть экспериментально определены каждый раз, когда животные различных генетических фонов, которые могут быть чувствительны к высоким температурам, используются. Постепенное увеличение нематод кишечника аутофлюоресценция наблюдается во время старения. Таким образом, нейрональных клеток органов и процессов, близких к кишечной области следует избегать в процессе визуализации штамма AM101. Сосредоточьтесь на нейрональных клетках, которые расположены в области головы и/или хвоста, чтобы обойти аутофлюоресценцию кишечника. Используйте буфер M9 вместо воды для создания буфера M9/levamisome и 2% агарозных колодок. Буфер M9 обеспечивает благоприятную осмотическую среду, защищающую нематод от высыхания на протяжении всей микроскопической визуализации и анализа.

Описанные методологии подчеркивают, что сочетание моделей нематод нейродегенерации, а также генетические и фармакологические экраны для модуляторов смерти клеток может привести к беспрецедентному пониманию возрастных нарушений нейронных цепей и стимулировать развитие новых терапевтических вмешательств против нейродегенеративных расстройств, способствующих здоровью человека и качеству жизни.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Acknowledgments

Мы благодарим Chaniotakis M. и Kounakis K. за видеозапись и редактирование. K.P. финансируется за счет гранта Греческого фонда исследований и инноваций (HFRI) и Генерального секретариата по исследованиям и технологиям (GSRT). N.T. финансируется за счет грантов Европейского исследовательского совета (ERC - GA695190 - MANNA), Рамочных программ Европейской комиссии и Министерства образования Греции.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Agar Sigma-Aldrich 5040
Agarose Biozym 8,40,004
AM101: rmsIs110[prgef-1Q40::YFP] Caenorhabditis Genetics Center (CGC)
Calcium chloride dehydrate (CaCl2?2H2O) Sigma-Aldrich C5080
Cholesterol SERVA Electrophoresis 17101.01
deg-3(u662)V or deg-3(d) Caenorhabditis Genetics Center (CGC) Maintain animals at 20 °C
DIC microscope (Nomarsky) Zeiss Axio Vert A1
Dissecting stereomicroscope Nikon Corporation SMZ645
Epifluorescence microscope Thermo Fisher Scientific EVOS Cell Imaging Systems
Escherichia coli OP50 strain Caenorhabditis Genetics Center (CGC)
Greiner Petri dishes (60 mm x 15 mm) Sigma-Aldrich P5237
image analysis software Fiji https://fiji.sc
KH2PO4 EMD Millipore 1,37,010
K2HPO4 EMD Millipore 1,04,873
Magnesium sulfate (MgSO4) Sigma-Aldrich M7506
mec-4(u231)X or mec-4(d) Caenorhabditis Genetics Center (CGC) Maintain animals at 20 °C
Microscope slides (75 mm x 25 mm x 1 mm) Marienfeld, Lauda-Koenigshofen 10 006 12
Microscope cover glass (18 mm x 18 mm) Marienfeld, Lauda-Koenigshofen 01 010 30
Microsoft Office 2011 Excel software package Microsoft Corporation, Redmond, USA
Na2HPO4 EMD Millipore 1,06,586
Nematode growth medium (NGM) agar plates
Nystatin stock solution Sigma-Aldrich N3503
Peptone BD, Bacto 211677
Phosphate buffer
Sodium chloride (NaCl) EMD Millipore 1,06,40,41,000
Standard equipment for preparing agar plates (autoclave, Petri dishes, etc.)
Standard equipment for maintaining worms (platinum wire pick, incubators, etc.)
statistical analysis software GraphPad Software Inc., San Diego, USA GraphPad Prism software package
Streptomycin Sigma-Aldrich S6501
Tetramisole hydrochloride Sigma-Aldrich L9756
UA44: Is[baIn1; pdat-1α-syn, pdat-1GFP] Upon request: G. Caldwell (University of Alabama, Tuscaloosa AL)

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Nikoletopoulou, V., Tavernarakis, N. Necrotic cell death in Caenorhabditis elegans. Methods in Enzymology. 545, 127-155 (2014).
  2. Syntichaki, P., Tavernarakis, N. The biochemistry of neuronal necrosis: rogue biology. Nature Reviews Neuroscience. 4 (8), 672-684 (2003).
  3. Syntichaki, P., Tavernarakis, N. Genetic models of mechanotransduction: the nematode Caenorhabditis elegans. Physiological Reviews. 84 (4), 1097-1153 (2004).
  4. Berkowitz, L. A., et al. Application of a C. elegans dopamine neuron degeneration assay for the validation of potential Parkinson's disease genes. Journal of Visualized Experiments. (17), (2008).
  5. Brignull, H. R., Moore, F. E., Tang, S. J., Morimoto, R. I. Polyglutamine proteins at the pathogenic threshold display neuron-specific aggregation in a pan-neuronal Caenorhabditis elegans model. Journal of Neuroscience. 26 (29), 7597-7606 (2006).
  6. Gidalevitz, T., Ben-Zvi, A., Ho, K. H., Brignull, H. R., Morimoto, R. I. Progressive disruption of cellular protein folding in models of polyglutamine diseases. Science. 311 (5766), 1471-1474 (2006).
  7. Gitler, A. D., et al. The Parkinson's disease protein alpha-synuclein disrupts cellular Rab homeostasis. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (1), 145-150 (2008).
  8. Klaips, C. L., Jayaraj, G. G., Hartl, F. U. Pathways of cellular proteostasis in aging and disease. Journal of Cell Biology. 217 (1), 51-63 (2018).
  9. Labbadia, J., Morimoto, R. I. The biology of proteostasis in aging and disease. Annual Review of Biochemistry. 84, 435-464 (2015).
  10. Tucci, M. L., Harrington, A. J., Caldwell, G. A., Caldwell, K. A. Modeling dopamine neuron degeneration in Caenorhabditis elegans. Methods in Molecular Biology. 793, 129-148 (2011).
  11. Kourtis, N., Nikoletopoulou, V., Tavernarakis, N. Small heat-shock proteins protect from heat-stroke-associated neurodegeneration. Nature. 490 (7419), 213-218 (2012).
  12. Kourtis, N., Tavernarakis, N. Small heat shock proteins and neurodegeneration: recent developments. BioMolecular Concepts. 9 (1), 94-102 (2018).
  13. Kumsta, C., Chang, J. T., Schmalz, J., Hansen, M. Hormetic heat stress and HSF-1 induce autophagy to improve survival and proteostasis in C. elegans. Nature Communications. 8, 14337 (2017).
  14. Schindelin, J., et al. Fiji: an open-source platform for biological-image analysis. Nature Methods. 9 (7), 676-682 (2012).
  15. Palikaras, K., Lionaki, E., Tavernarakis, N. Coordination of mitophagy and mitochondrial biogenesis during ageing in C. elegans. Nature. 521 (7553), 525-528 (2015).
  16. Samara, C., Syntichaki, P., Tavernarakis, N. Autophagy is required for necrotic cell death in Caenorhabditis elegans. Cell Death and Differentiation. 15 (1), 105-112 (2008).

Tags

Биология Выпуск 162 Старение A-synuclein Клеточная смерть Иостаз Некроз Нейродегенерация Поли-глютамат Протеостаз
Моделирование Возраст-ассоциированных нейродегенеративных заболеваний в <em>Caenorhabditis elegans</em>
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Palikaras, K., Tavernarakis, N.More

Palikaras, K., Tavernarakis, N. Modeling Age-Associated Neurodegenerative Diseases in Caenorhabditis elegans. J. Vis. Exp. (162), e61169, doi:10.3791/61169 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter