Name: monitoring cell-to-cell transmission of prion-like protein aggregates in drosophila melanogaster
Uploaded: 2018-03-12T14:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Monitoring Cell-to-cell Transmission of Prion-like Protein Aggregates in Drosophila Melanogaster at JoVE.com

Nous remercions les membres des laboratoires Kopito, Luo et Pearce pour les nombreuses discussions utiles au cours du développement de ces méthodes. Nous remercions également Brian Temsamrit pour une lecture critique de ce manuscrit. Ce travail a été soutenu par le Fonds de l’Université des Sciences et des fiducies de bienfaisance W.W. Smith.

1. accouplement à médiation Gal4 et QF Htt Transgene Expression chez la drosophile
<ol><li>Recueillir ou générer transgéniques Drosophila melanogaster lignes contenant tissu-spécifique Gal4 ou QF « pilotes », ainsi que les lignes contenant le type sauvage ou mutant transgènes Htt en aval du Gal4-UAS38 ou QF-QUAS39. Veiller à ce que les protéines qui sont exprimés de ces transgènes sont soudés aux protéines fluorescentes ou épitope-tag p...

Comme le nombre de patients souffrant de maladies neurodégénératives ne cesse d’augmenter, il y a un besoin urgent d’augmenter la compréhension de la pathogenèse moléculaire de ces maladies, afin que les meilleurs traitements peuvent être développées. Nous décrivons ici des méthodes qui permettent de surveiller la transmission de prion-comme des agrégats de protéine pathogène entre différents types de cellules dans l’organisme modèle, Drosophila melanogaster. Nous avons récemment utilisé ...

L’hypothèse de prion stipule que l’agent infectieux responsable pour les encéphalopathies spongiformes transmissibles (p. ex., maladie de Creutzfeldt - Jakob chez les humains, la tremblante du mouton, maladie du dépérissement chronique chez les cerfs et de wapitis et « maladie de la vache folle » chez les bovins ) est uniquement composé de protéines et dépourvu d’acides nucléiques1. Dans les maladies de prion, la protéine prion cellulaire (PrPC) suppose un pli non indigènes, stable (PrP-Sc) qui est hautement bêta feuille riche et peut se propager autonome en convertissant et recruter des molécules monomères de PrPC pour amyloïde stable agrégats. PrPSc agrégats utilisent ce mécanisme auto-répliquant de répartir entre les différentes cellules dans l’organisme et même entre des organismes individuels2.
Repliement et agrégation est également un élément central de la plupart des maladies neurodégénératives (maladie d’Alzheimer (ma), maladie de Parkinson (MP), maladie de Huntington (MH) et la sclérose latérale amyotrophique (SLA))3. Formation des assemblées intra - ou extra-cellulaires protéines agrégées dans ces maladies est étroitement associée à la cytotoxicité4 et progresse le long de chemins très reproductibles et propres à la maladie à travers le cerveau au cours du temps5, 6. ces schémas de propagation suggèrent que des agrégats pathogènes associés à ces troubles ont des propriétés de type prion. Fort soutien existe maintenant pour la transmission de prion-comme des agrégats associés à annonce, PD, HD et ALS - elles s’étendent de cellule-cellule et modèle le changement conformationnel de formes monomères de la même protéine dans les cellules affectées précédemment7, 8.
La plupart des études portant sur la propagation du prion comme des agrégats de protéine à ce jour ont été effectuée à l’aide de modèles de culture de cellules de mammifères, où agrégats transvaser dans le cytoplasme des cellules naïves de l’espace extracellulaire ou d’une autre cellule cytoplasme9,10,11,12,13,14,15, ou en injectant des matériaux contenant de l’agrégat dans le cerveau de souris et surveillance agréger l’apparence à l’extérieur de l’injection site16,17,18,19,20,21,22, 23. plus récemment, les animaux transgéniques ont été utilisés pour démontrer que des agrégats intracellulaires se propager à d’autres cellules dans le cerveau intact24,25,26,27, 28,29,30. Nous décrivons ici une méthode pour une visualisation directe de cession globale entre différentes cellules dans le cerveau intact de Drosophila melanogaster. Modèles de drosophile de HD/polyglutamine (polyQ) maladies ont été développés tout d’abord il y a près de vingt ans31,32 et ont fourni beaucoup de précieux conseils sur les mécanismes pathogènes qui sous-tendent ces troubles 33. HD est une maladie neurodégénérative héréditaire causée par une mutation autosomique dominante du gène codant pour la protéine huntingtine (Htt)34. Cette mutation se traduit par l’élargissement d’un tronçon de polyQ près aminée de Htt au-delà d’un seuil pathogène de ~ 37 glutamate, causant les protéines à repliement et agrégation35,36. Protéines de Htt sauvage contenant < 37 glutamate dans ce tronçon atteindre leur giron natif, mais peuvent être induites à global sur le contact physique direct avec un Htt globale « graine »12,27,37. Nous exploitons cette homotypique, nucléée agrégation de Htt sauvage comme une lecture pour le transfert de type prion et entrée cytoplasmique de mutant Htt agrégats originaires d’autres cellules.
Détermination des mécanismes de quels agrégats prion comme voyage entre les cellules peut conduire à l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques pour les maladies neurodégénératives incurables. Nous prenons l’avantage du cycle de vie rapid, facilité d’utilisation et la traçabilité génétique de Drosophila melanogaster de définir des mécanismes moléculaires de la cellule-cellule propagation du mutant Htt agrégats. Notre stratégie expérimentale utilise deux systèmes d’expression binaire disponibles dans drosophile, le bien établi Gal4 spécifiques en amont activant séquence (Gal4-UAS) système38 et le récemment développés QF-QUAS système39. Ces deux systèmes indépendants de couplage permet de restreindre l’expression de transgènes Htt mutant et sauvage aux populations cellulaires distincts au sein de la même mouche40. En utilisant cette approche, nous examinons prion comme propagation du mutant Htt en surveillant la redistribution des cytoplasmique Htt sauvage de son état normalement diffuse, soluble à un état agrégé, conséquence directe d’un contact physique avec un mutant pré-formé Htt agrégat « semence ». Conversion de type sauvage Htt par mutant Htt peut être confirmée en utilisant biochimiques ou de transfert de techniques biophysiques qui signalent des interactions protéine-protéine, tels que l’énergie de résonance de fluorescence (FRET)9,27,41 .
Ce qui est important, nous pouvons également accéder à un grand nombre d’outils génétiques chez la drosophile pour identifier des gènes et/ou des voies qui véhiculent la propagation du prion comme des agrégats de protéine. Nous avons récemment utilisé cette approche pour dévoiler un rôle clé pour le récepteur scavenger surface des cellules,42,Draper43, en transférant mutant Htt agrégats d’axones neurones à proximité glia phagocytaire chez la drosophile central système nerveux (SNC)27. Ainsi, l’approche génétique et d’imagerie dotés que nous décrivons ici peut révéler des informations biologiques base importantes concernant un phénomène maladie pertinents dans le simple à utiliser mais puissant organisme, drosophile.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:849px;" width="849">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Phosphate buffered saline (PBS), 10X, pH 7.4</td>
			<td style="width:123px;">ThermoFisher Scientific</td>
			<td style="width:344px;">AM9625</td>
			<td style="width:167px;">Dilute to 1X</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Triton X-100</td>
			<td style="width:123px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:344px;">T9284-1L</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Kimwipes</td>
			<td style="width:123px;">Thomas Scientific</td>
			<td style="width:344px;">2904F24</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">20% paraformaldehyde (PFA)</td>
			<td style="width:123px;">Electron Microscopy Sciences</td>
			<td style="width:344px;">15713-S</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Normal Goat Serum (NGS), filtered</td>
			<td style="width:123px;">Lampire Biological Laboratories</td>
			<td style="width:344px;">7332500</td>
			<td style="width:167px;">Aliquot and freeze upon receipt</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Chicken anti-GFP</td>
			<td style="width:123px;">Aves Labs</td>
			<td style="width:344px;">GFP-1020</td>
			<td style="width:167px;">Use at 1:500 dilution</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Rabbit anti-DsRed</td>
			<td style="width:123px;">Clontech</td>
			<td style="width:344px;">632496</td>
			<td style="width:167px;">Use at 1:2000 dilution; can recognize DsRed-based fluorescent proteins (e.g. mCherry, mStrawberry, tdTomato, etc.)</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Mouse anti-Bruchpilot</td>
			<td style="width:123px;">Developmental Studies Hybridoma Bank</td>
			<td style="width:344px;">nc82</td>
			<td style="width:167px;">Use at 1:100 dilution; will label active pre-synaptic structures thoughout the fly brain</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">FITC anti-chicken</td>
			<td style="width:123px;">ThermoFisher Scientific</td>
			<td style="width:344px;">SA1-7200</td>
			<td style="width:167px;">Use at 1:250 dilution</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Alexa Fluor 568 anti-rabbit</td>
			<td style="width:123px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:344px;">A11011</td>
			<td style="width:167px;">Use at 1:250 dilution</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Alexa Fluor 647 anti-mouse antibody</td>
			<td style="width:123px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:344px;">A21235</td>
			<td style="width:167px;">Use at 1:250 dilution</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Slowfade Gold Antifade Reagent</td>
			<td style="width:123px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:344px;">S36936</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Microscope Slides (25 x 75 x 1.0 mm)</td>
			<td style="width:123px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:344px;">12-550-143</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Cover Glass (22 x 22 mm)</td>
			<td style="width:123px;">Globe Scientific</td>
			<td style="width:344px;">1404-15</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Dumont Biology Grade Forceps, Style 3</td>
			<td style="width:123px;">Ted Pella</td>
			<td style="width:344px;">503</td>
			<td style="width:167px;">use in non-dominant hand</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Dumont Biology Grade Forceps, Style 5</td>
			<td style="width:123px;">Ted Pella</td>
			<td style="width:344px;">505</td>
			<td style="width:167px;">use in dominant hand</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">LAS X image analysis software</td>
			<td style="width:123px;">Leica</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Imaris image analysis software</td>
			<td style="width:123px;">Bitplane</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

monitoring cell-to-cell transmission of prion-like protein aggregates in drosophila melanogaster

Agrégation des protéines est un élément central de la plupart des maladies neurodégénératives, y compris la sclérose latérale amyotrophique (SLA), maladie de Huntington (MH), la maladie d’Alzheimer (ma) et maladie de Parkinson (MP). Agrégats de protéines sont étroitement associées à la neuropathologie dans ces maladies, bien qu’on ne connaît pas le mécanisme exact par lequel agrégation de protéines aberrantes perturbe l’homéostasie cellulaire normale. Nouvelles données fort appuyer l’hypothèse qu’agrégats pathogènes en AD, PD, HD, et ALS ont beaucoup de similitudes aux prions, qui sont des protéines uniquement les agents infectieux responsables des encéphalopathies spongiformes transmissibles. Prions répliquent par la création de modèles la conversion des versions nativement plié de la même protéine, entraînant la propagation du phénotype agrégation. Comment prions et protéines de type prion dans AD, PD, HD et ALS déplacer d’une cellule à l’autre est actuellement un domaine de recherche intense. Ici, un modèle de Drosophila melanogaster qui permet une surveillance de transmission de prion-like, cellule-cellule des agrégats de la huntingtine mutante (Htt) associé à HD est décrite. Ce modèle tire parti des outils puissants pour manipuler l’expression du transgène dans de nombreux tissus différents de drosophile et utilise une protéine cytoplasmique fluorescent-étiquetées directement rapport à prions comme transfert de mutant Htt agrégats. Ce qui est important, l’approche que nous décrivons ici peut servir à identifier de nouveaux gènes et voies qui médient propagation d’agrégats de protéines entre diverses cellules types in vivo. Information obtenue grâce à ces études étendra la compréhension limitée des mécanismes pathogènes qui sous-tendent les maladies neurodégénératives et révéler de nouvelles possibilités d’intervention thérapeutique.

Les méthodes décrites ici produisent des données robustes témoignant de prion comme transfert des agrégats de protéine Htt de population d’une cellule à l’autre chez la mouche intacte CNS. Conversion de type sauvage Htt du diffus au ponctuée observe par fluorescence directe de cette protéine de fusion YFP glia bénéficiaire à la suite de HttQ91-mCherry expression dans donateurs Orn (A-C de laFigure 2et Figu...

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

Accumulation de preuves souscrit l’idée qu’agrégats de protéine pathogène est associée aux maladies neurodégénératives répartis entre les cellules ayant des propriétés prion. Nous décrivons ici une méthode qui permet la visualisation de cellule à cellule propagation des agrégats de type prion dans l’organisme modèle, Drosophila melanogaster.

Surveillance de cellule à cellule Transmission des agrégats de protéine Prion chez Drosophila Melanogaster

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

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

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