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

אנו מודים חברים של מעבדות Kopito לואו, פירס דיונים מועילים רבים במהלך פיתוח שיטות אלה. אנו מודים גם בריאן Temsamrit לקריאה ביקורתית של כתב היד הזה. עבודה זו נתמכה על ידי קרנות מאוניברסיטת למדעים ונאמנויות צדקה של וו. סמית.

1. צימוד Gal4 ו QF-בתיווך Htt Transgene ביטוי דרוזופילה
<ol><li>לאסוף ו/או ליצור הטרנסגניים דרוזופילה melanogaster שורות המכילה רקמות ספציפיות Gal4 או ליטראות "מנהלי", כמו גם קווי המכיל פראי-סוג או מוטציה Htt transgenes במורד הזרם של Gal4-UAS38 או QF-QUAS39. ודא החלבונים באים לידי ביטוי מן tra...

המספרים של חולים הסובלים ממחלות ניווניות ממשיך לגדול, יש צורך דחוף להגדיל את ההבנה של פתוגנזה מולקולריים של מחלות אלו כך ניתן לפתח טיפולים טובים יותר. כאן, אנו מתארים שיטות המאפשרות לניטור פריון כמו שידור של אגרגטים חלבון פתוגניים בין סוגי תאים שונים באורגניזם מודל, melanogaster דרוזופילה....

ההשערה פריון נקבע כי הסוכן זיהומיות אחראי מדבקות spongiform encephalopathies (למשל, מחלת קרויצפלד - יעקב בבני אדם, scrapie כבשים, מחלה כרונית לבזבז צבאים, איילים, "מחלת הפרה המשוגעת" בבקר ) מורכב אך ורק של חלבון של חומצות גרעין1. מחלות פריון, החלבון פריון הסלולר (PrPC) ההנחה היא שנוצרה, יציב קיפול (PrPSc) מאוד בטא גיליון עשיר, באפשרותך להפיץ עצמית על ידי המרת וגיוס monomeric מולקולות PrPC לתוך עמילואיד יציב אגרגטים. PrPSc אגרגטים להשתמש במנגנון הזה המשכפלת להפיץ בין תאים שונים באורגניזם, אפילו בין אורגניזמים נפרדים2.
חלבון misfolding צבירת היא גם תכונה מרכזית של רוב מחלות ניווניות (מחלת אלצהיימר (AD), מחלת פרקינסון (PD), מחלת הנטינגטון (HD), נוירודגנרטיביות (ALS))3. מערך הרכבות אינטרה - או תוספת - cellular מצטברים חלבונים במחלות אלה קשורה מאוד cytotoxicity4 ומתקדמת לאורך שבילים מאוד הדירים מחלות ספציפיות דרך המוח לאורך זמן5, 6. את הדפוסים הללו של התפשטות מציע כי אגרגטים פתוגניים הקשורים עם הפרעות אלה יש תכונות כמו פריון. כעת קיימת תמיכה חזקה כמו פריון שידור של אגרגטים הקשורים לספירה, PD, HD ו- ALS - הם מתפשטים מן-לתא ותבנית השינוי הסתגלותי של צורות monomeric של החלבון זהה של תאים בעבר לא מושפע7, 8.
הרוב המכריע של מחקרים חוקרת פריון כמו התפשטות אגרגטים חלבון עד כה בוצעו באמצעות מודלים בתרבית של תאים תרבות, איפה אגרגטים להעביר לתוך הציטופלסמה של תאים נאיביים מן המרחב חוץ-תאית או מתא אחר הציטופלסמה,9,10,11,12,13,14,15, או על ידי הזרקת חומר המכיל צבירה לתוך מוח העכבר וניטור צבירה המראה מחוץ הזרקת באתר16,17,18,19,20,21,22, 23. לאחרונה, חיות הטרנסגניים שימשו כדי להדגים אגרגטים תאיים התפשט לתאים אחרים בתוך המוח שלם24,25,26,27, 28,29,30. כאן, אנו מתארים שיטה עבור פריט חזותי ישיר של העברת הצבירה בין תאים בודדים במוח שלם של melanogaster דרוזופילה. דרוזופילה דגמי HD/polyglutamine (polyQ) מחלות פותחו לראשונה לפני כמעט שני עשורים31,32 , סיפקו הרבה תובנות המנגנונים פתוגניים העומדים בבסיס הפרעות אלה שלא יסולא בפז 33. HD הוא הפרעה ניווניות תורשתית הנגרמת על ידי מוטציה דומיננטי autosomal בגן כי הקודים חלבון huntingtin (Htt)34. מוטציה זו גורמת הרחבה של מתיחה polyQ ליד של Htt אמיני, מעבר לסף מסוים פתוגניים של ~ glutamines 37, גורם החלבון כדי misfold צבירה35,36. פראי-סוג Htt חלבונים המכילים < glutamines 37 ב מתיחה זו להשיג לקפל מקורית שלהם, אבל יכולה להיגרם כדי צבירה בעת מגע פיזי ישיר עם Htt צבירה "זרע"12,27,37. אנו מנצלים את זה homotypic, nucleated צבירה של Htt פראי-סוג כמו הבדיקה להעברה כמו פריון וכניסה cytoplasmic מוטציה האגרגטים Htt שמקורם בתאים אחרים.
קביעת מנגנוני על ידי אגרגטים פריון כמו איזה נסיעות בין תאים יכול להוביל הזיהוי של הרומן מטרות טיפוליות למחלות ניווניות חשוכות מרפא. אנחנו לוקחים את היתרון של מחזור חיי מהירה, קלות שימוש, ללקוחות שלנו גנטי של דרוזופילה melanogaster להגדרת מנגנונים מולקולריים-לתא התפשטות מוטציה אגרגטים Htt. האסטרטגיה שלנו ניסיוני מעסיקה שתי מערכות בינאריות ביטוי זמינה דרוזופילה, את ומבוססת Gal4 ספציפי נגד הזרם הפעלת רצף (Gal4-UAS) מערכת38 את פותח לאחרונה QF-QUAS מערכת39. זיווגים אלה שתי מערכות עצמאיות מאפשר הגבלת הביטוי של מוטציות ובני פראי-סוג transgenes Htt אוכלוסיות תאים נפרדים בתוך לטוס באותו ה40. באמצעות גישה זו, נבחן פריון כמו התפשטות של מוטציה Htt על-ידי ניטור הפצה מחדש של Htt פראי-סוג cytoplasmic ממצב שלה בדרך כלל ' מאטום לשקוף ', מסיסים למצב צבור, תוצאה ישירה של מגע פיזי עם מוטנט הקבועים מראש Htt צבירה "זרע". המרה של פראי-סוג Htt מאת mutant Htt יכול להיות אישרו שימוש ביוכימי או טכניקות biophysical כי הדו ח אינטראקציות חלבון-חלבון, כגון קרינה פלואורסצנטית תהודה אנרגיה להעביר (סריג)9,27,41 .
חשוב, אנחנו יכולים גם לגשת מספר רב של כלים גנטיים דרוזופילה לזיהוי גנים ו/או מסלולים המתווכות פריון כמו התפשטות אגרגטים חלבון. השתמשנו לאחרונה בגישה זו כדי לחשוף את תפקיד מפתח עבור הקולטן נבלות פני שטח התא, דרייפר42,43, בהעברת אגרגטים Htt מוטציה של אקסונים עצביים בקרבת מקום עכשיו, phagocytic דונלד ב דרוזופילה המרכזית מערכת העצבים (CNS)27. לפיכך, הגישה הגנטית דימות מבוססות כי אנו מתארים כאן יכול לחשוף מידע חשוב ביולוגיים בסיסיים על תופעה מחלות רלוונטיות פשוטה לשימוש אבל אורגניזם מודל רב עוצמה, דרוזופילה.

<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

צבירת חלבון הוא מאפיין מרכזי של רוב מחלות ניווניות, כולל מחלת אלצהיימר (AD), מחלת פרקינסון (PD), מחלת הנטינגטון (HD) נוירודגנרטיביות (ALS). אגרגטים חלבון קשורים קשר הדוק עם neuropathology במחלות אלה, למרות המנגנון המדויק שבו צבירת חלבון aberrant משבש הומאוסטזיס סלולרית רגילה לא ידוע. מתעוררים נתונים מספקים תמיכה חזקה על ההשערה את צבירות פתוגניים לספירה, PD, HD, ALS יש קווי דמיון רבים כדי prions, שהינם חלבונים בלבד מדבקים אחראי encephalopathies spongiform מדבקות. Prions עצמית שכפל באמצעות תבניות ההמרה של מקופלת מקורי גירסאות של החלבון אותו, גורם התפשטות פנוטיפ צבירה. איך prions וחלבונים כמו פריון לספירה, מהלך PD, HD ו- ALS מתא אחד למשנהו הוא כיום שטח של חקירה אינטנסיבית. כאן, מתואר מודל דרוזופילה melanogaster המאפשר ניטור של שידור כמו פריון, מתא לתא של אגרגטים מוטציה huntingtin (Htt) המשויך HD. מודל זה מנצל כלים רבי-עוצמה מניפולציה transgene ביטוי ברקמות דרוזופילה שונות רבות, מנצל חלבון cytoplasmic מתויג fluorescently ישירות דוח העברת פריון כמו מוטציה אגרגטים Htt. חשוב מכך, הגישה שנתאר כאן יכול לשמש כדי לזהות גנים הרומן משעולים המתווכות התפשטות של אגרגטים חלבון בין סוגי תאים שונים vivo בתוך. מידע ממחקרים אלה ירחיב את ההבנה מוגבלת של המנגנונים פתוגניים אשר מושתתות מחלות ניווניות ולחשוף הזדמנויות חדשות התערבות טיפולית.

השיטות המתוארות כאן להפיק נתונים להדגים פריון, כמו העברה של אגרגטים חלבון Htt מאוכלוסיה תא אחד למשנהו בתוך הזבוב ללא פגע CNS. המרה של Htt פראי-סוג של ' מאטום לשקוף ' punctate הוא ציין על-ידי קרינה פלואורסצנטית ישירה של חלבון כימרי זה YFP עכשיו, הנמען דונלד כתוצאה HttQ91-mCherry ביטוי ORNs התור...

Watch this Scientific Journal Video about Monitoring Cell-to-cell Transmission of Prion-like Protein Aggregates in Drosophila Melanogaster at JoVE.com

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

לצבירת ראיות תומך ברעיון כי אגרגטים חלבון פתוגניים המשויך מחלות ניווניות להפיץ בין תאים עם תכונות כמו פריון. כאן, אנו מתארים שיטה המאפשרת ויזואליזציה בהפצת לתא של פריון כמו אגרגטים באורגניזם מודל, melanogaster דרוזופילה.

ניטור-לתא שידור של אגרגטים חלבון פריאון-כמו בדרוזופילה 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

Labeling of Single Cells in the Central Nervous System of Drosophila melanogaster

Labeling of Single Cells in the Central Nervous System of Drosophila melanogaster

תיוג של תאים בודדים במערכת העצבים המרכזית של<em&gt; דרוזופילה melanogaster</em

In this  article we describe how to individually label neurons in the embryonic CNS of Drosophila melanogaster by juxtacellular injection of the ...

Optogenetic Stimulation of Escape Behavior in Drosophila melanogaster

Optogenetic Stimulation of Escape Behavior in Drosophila melanogaster

גירוי Optogenetic של התנהגות בריחה ב<em&gt; דרוזופילה melanogaster</em

A  growing number of genetically encoded tools are becoming available that allow non-invasive  manipulation of the neural activity of specific neurons in ...

Determination of the Spontaneous Locomotor Activity in Drosophila melanogaster

Determination of the Spontaneous Locomotor Activity in Drosophila melanogaster

קביעת הפעילות של תנועה הספונטנית ב<em&gt; Melanogaster דרוזופילה</em

Drosophila melanogaster has been used as an excellent model organism to study environmental and genetic manipulations that affect behavior. One such ...

Straightforward Assay for Quantification of Social Avoidance in Drosophila melanogaster

Straightforward Assay for Quantification of Social Avoidance in Drosophila melanogaster

Assay הפשוט לכימות חברתיות הימנעות ב<em&gt; Melanogaster דרוזופילה</em

Drosophila melanogaster is an emerging model to study different aspects of social interactions. For example, flies avoid areas previously occupied by ...

Conditions Affecting Social Space in Drosophila melanogaster

Conditions Affecting Social Space in Drosophila melanogaster

תנאים המשפיעים על המרחב חברתי ב<em&gt; תסיסנית melanogaster</em

The social space assay described here can be used to quantify social interactions of Drosophila melanogaster &#8212; or other small insects &#8212; in a ...

A Behavioral Assay for Mechanosensation of MARCM-based Clones in Drosophila melanogaster

A Behavioral Assay for Mechanosensation of MARCM-based Clones in Drosophila melanogaster

התנהגות Assay עבור Mechanosensation של MARCM מבוסס משובט ב<em&gt; תסיסנית melanogaster</em

Because of the structural and functional homology to the hair cells of the mammalian inner ear, the neurons that innervate the Drosophila external sense ...

Foraging Path-length Protocol for Drosophila melanogaster Larvae

Foraging Path-length Protocol for Drosophila melanogaster Larvae

פרוטוקול נתיב באורך שארגן לעצמו<em&gt; תסיסנית</em&gt; זחלים

The Drosophila melanogaster larval path-length phenotype is an established measure used to study the genetic and environmental contributions to behavioral ...

The CApillary FEeder Assay Measures Food Intake in Drosophila melanogaster

The CApillary FEeder Assay Measures Food Intake in Drosophila melanogaster

את assay נימי מזין מודד צריכת המזון ב<em&gt; תסיסנית</em

For most animals, feeding is an essential behavior for securing survival, and it influences development, locomotion, health and reproduction. Ingestion of ...

Measuring and Altering Mating Drive in Male Drosophila melanogaster

Measuring and Altering Mating Drive in Male Drosophila melanogaster

מדידת כונן מזווג סירוס ועיקור במאלה<em&gt; תסיסנית</em

Despite decades of investigation, the neuronal and molecular bases of motivational states remain mysterious. We have recently developed a novel, ...

Metabolic Analysis of Drosophila melanogaster Larval and Adult Brains

Metabolic Analysis of Drosophila melanogaster Larval and Adult Brains

ניתוח מטבולית של melanogaster דרוזופילה Larval ושכל למבוגרים

This protocol describes a method for measuring the metabolism in Drosophila melanogaster larval and adult brains. Quantifying metabolism in whole organs ...