Name: investigating the spreading and toxicity of prion-like proteins using the metazoan model organism c. elegans
Uploaded: 2015-01-08T14:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 57 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Investigating the Spreading and Toxicity of Prion-like Proteins Using the Metazoan Model Organism C. elegans at JoVE.com

We thank Cindy Voisine and Yoko Shibata for helpful discussion and critical comments on the manuscript. We acknowledge the High Throughput Analysis Laboratory (HTAL) and the Biological Imaging Facility (BIF) at Northwestern University for their assistance. This work was funded by grants from the National Institutes of Health (NIGMS, NIA, NINDS), the Ellison Medical Foundation, and the Daniel F. and Ada L. Rice Foundation (to R.I.M.). C.I.N.-K. was supported by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (KR 3726/1-1).

1. İzleme transselüler İn Vivo Time-lapse Görüntüleme By prion-benzeri Proteinlerin Yayılma NOT: C büyütün standart yöntemlere ve dikkatli bir şekilde kültür sıcaklığı 47 kontrol göre elegans vahşi tip (WT) (N2) ve transgenik çizgiler. <ol><li> C transjenik çizgileri oluşturmak elegans monomerik kırmızı floresan proteini (MRFP) ile etiketlenmiş prion proteini gibi, ifade. Mikroenjeksiyon 48 nasıl kullanılacağını gösterir bu videoyu izleyin. Bu ekstrakromozomal satırları nasıl entegre açıklayan Daha detaylı bilgi ve yöntemleri için, 49 bkz. </li><li> Yumurta standart yöntemlere göre 50 döşeme veya ağartıcı senkronize popülasyonlar hazırlayın. <ol><li> Yumurtlayarak Senkronizasyon <ol><li> Transferi 10-20 gebe bir plaka üzerinde yetişkin ve onları 1 yumurtalarını izin - 2 saat. Plaka yetişkin çıkarın ve döl istenen yaşına kadar büyümesine izin. </li></ol></li> &lt;ağartma tarafından li&gt; Senkronizasyon <ol><li> Gebe yetişkin eşleşmemiş olan bir popülasyon toplamak ve alkalin hipoklorit çözeltisi (250 mM NaOH ve 1: 2 konumundaki H O ticari ağartıcı 4 (h / h) seyreltme) ile, peroksijen ağartıcıdır. 2 O 7H, 22 mMKH 2 PO 4, 86 mMNaCl, 1 mMMgSO 4 · 7H 2 O, 1 dH 2 O toplayın M9 tampon 47 (21 MMNA 2 HPO 4 · iki kez (218 xg az 1 için) yumurta yıkayın L) sokuldu. </li><li> Bunları 20 ° C / nazik ajitasyon O ile M9 tampon N yumurtadan izin verin. Solucan geliştirme senkronize nüfusu bırakarak, bir besin kaynağı yokluğunda L1 aşamasında tutuklama olacaktır. OP50 E. ile seribaşı taze Nematodu Büyüme Medya (NGM) plakalar üzerine L1S Transferi E. coli bakteri ve döl istenen yaş 47 kadar geliştirmek verelim. </li></ol></li></ol></li><li> 50 tarif edildiği gibi, bir mikroskop lamı üzerine (H2O)% 2 agaroz pedleri hazırlayın. <ol><li> İki mil hazırlayınbunların tüm uzunluğu boyunca yerleştirilmiş etiketleme bant ile mikroskop slayt ayırıcılar olarak kullanılır. Aralarında üçüncü bir mikroskop lamı yerleştirin. </li><li> Temiz slayt üzerine H 2 O 2% agaroz ve pipet bir damla eritin. </li><li> Agar damla üstüne diğer üç slaytlar dik dördüncü slayt yerleştirin. Yavaşça etiketleme bant aynı kalınlıkta pedi düzleştirmek için bastırın. </li><li> Aralayıcıları kaldırılması ve hafifçe birbirinden slaytlar çekerek önce 1 dakika kurumaya bırakın. Agar ped bunlardan birine sopa olacak. </li></ol></li><li> Pipet ~ 10 ul anestezik pedi ve transfer (2 mM levamizol M9 tampon) ~ bir platin tel çekme kullanarak 10 hayvan. Bir kapak kayma (~ 22 x 22 mm) ile kaplayın ve 1 saat içinde görüntüleri almak. </li><li> Seçenek olarak ise, daha uzun bir süre boyunca film elde etmek için ya da daha fazla, hayvanların herhangi bir hareket olasılığını azaltmak anestezi ve boncuk hareketsizleştirme 51 bir arada kullanımı. <ol><li> 10% aga hazırlayın(M9 tampon) 51 tarif ve 3 ul Nanokürecikli boyutu standartları çözüm solucanlar (polistiren boncuklar, 100 nm) artı 3 ul anestezik (M9 tampon 4mM Levamizol) ekleyin yastıkları yükseldi. Bir kapak kayma hafifçe örtün. Kuruma önlemek için, valap (vazelin, lanolin ve parafin mumu eşit miktarda karışımı) ile kapak kayma mühür. </li></ol></li><li> Görüntü konfokal mikroskop kullanılarak solucanlar hareketsiz. NOT: Sonuçlar bir EM-CCD kamera ve MetaMorph gibi bir Mikroskopi Otomasyon ve Görüntü Analiz Yazılımı ile donatılmış bir İplik Disk AF Konfokal Mikroskobu kullanılarak elde edilen ve aşağıda özelliklerini ana hatlarıyla, ancak diğer karşılaştırılabilir konfokal görüntüleme sistemleri de tercih edilebilir. <ol><li> 63X veya 100X / 1.4NA yağı hedefi kullanın ve mikroskop lamı tutucuya yerleştirin solucanları içeren mikroskop lamı yerleştirin. </li><li> Yazılımını açın. MRFP görüntüleme için lazer gücü ve filtreleri ayarlayın. % 10 güç ve emisyon filtresi&gt; 600 nm 561 nm lazer kullanın. </li><li&gt; Aç &quot;Çok Boyutlu Toplama&quot;. &quot;Ana&quot; sekmesinde, &quot;Timelapse&quot; ve &quot;Run Dergiler&quot; (: kapalı Donanım Otomatik Odaklama) için onay kutularını. </li><li> &quot;Tasarruf&quot; sekmesinde seçmek veya dosyaların kaydedilmesi gereken dizin klasör oluşturun. Dosyaya bir ad atayın. </li><li> &quot;Dalga Boyu&quot; sekmesi altında uygun aydınlatma seçmek ve pozlama ve kazancını ayarlayın. 100 ve 300 ms ve 100 ile 300 arasında bir kamera artışı arasında bir maruz kalma ile &quot;YokoQuad Kırmızı&quot; (ya da MRFP görüntüleme için eşdeğer aydınlatma ayarı) kullanarak, tek tek örnek olarak (canlı görüntü ile değerlendirildi). </li><li> &quot;Timelapse&quot; sekmesi altında &quot;zaman noktalarının sayısı&quot; = 301, &quot;Süre&quot; = 5 dk ve &quot;Zaman / Aralığı&quot; = 1 sn seçin. </li><li> &quot;AFC SET Z TUT&quot; ve &quot;Z TUT için AFC dön&quot;, Türü: &quot;Dergiler&quot; sekmesi seçin Journal altında &amp;# 8220; Özel &quot;(iki kez), Başlangıç ​​Noktası:&quot; Başlat zaman noktası &quot;ve&quot; zaman noktası Sonu &quot;. Bu otofokus seçenek görüntünün daha uzun bir süre boyunca aynı bölümü için önemlidir. </li><li> Kurulum tamamlandığında, basın &quot;Acquire&quot;. timelapse Video ayrı TIFF dosyaları olarak safed edilir. </li><li> ImageJ belirli bir zaman serisinin tüm .tiff dosyaları açın. &quot;Image&quot; → &quot;Yığınlar&quot; → &quot;Yığınlarına Görüntüler&quot; gidin. İsteğe bağlı olarak, → &quot;File&quot; altında film İhracat, vb boyut çubuğu eklemek, parlaklık ve kontrast ayarı → &quot;AVI ...&quot; &quot;olarak Kaydet&quot; (bir örnek için, Video 1 ve 2 Şekil 1&#39;e tekabül bakın). </li></ol></li></ol> 2. Özerk ve Non hücre Özerk Proteostasis ve Toksisite Etkileri Hücre Araştırma Katlanır Sensörleri ve Stres Gazeteciler kullanma <ol><li> Bir katlama sensörü veya stres önce bildirilmiştir birlikte açığa transgenik hatları oluşturunBirlikte prion-benzeri protein r. Çarpılar kurmak veya transgenik çizgiler oluşturmak için nasıl yöntemler için, 48,49,52 bkz. C listesi için bakınız Tablo 1 kullanılabilir elegans suşu. </li><li> Transgenik hayvanların senkronize popülasyonları hazırlayın ve (bölüm 1.2) 50 yukarıda anlatıldığı gibi istenilen yaşına kadar onları büyümek. </li><li> Bir Stereomikroskopta kullanarak, katlama sensörü veya stres muhabiri ilgili fenotip incelemek. <ol><li> Katlama sensörü için, senkronizasyon sonra her gün agrega barındıran hayvanların sayısını belirlemek (bir örnek için, Şekil 2E ve F). </li><li> Stres haberci için, deney habercisinin artmış floresan prion-benzeri protein sonuçları birlikte ekspresyonu (örnek için, bakınız Şekil 3) gösterir. </li></ol></li></ol> C. prion kaynaklı zehirlilik Önlenmesi 3. genom Ekran elegans<img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/52321/52321fig4highres.jpg" /> RNAi tarama protokolü 4. şematik gösterimi Şekil. Bireysel adımların ayrıntılı bir açıklama için protokol bölümüne 3 Bkz. <ol><li> C. Senkronizasyon elegans solucanlar ve RNAi kütüphane çoğaltılması <ol><li> RNAi ekran için, Ahringer RNAi kütüphane (veya Vidal RNAi kütüphanesi) 53,54 kullanın. % 10 gliserol ile takviye edilmiş 100 ul LB-amp ortamı ile plakaları (LB içinde 50 ug / ml ampisilin) ​​doldurarak 96 gözlü levhalar içine, orijinal 384 gözlü formattan RNAi kütüphane Rearray ve 96 pimli çoğaltıcı kullanarak inoküle. -80 ° C&#39;de ajitasyon ve mağaza ile 37 ° CO / N büyür. </li><li> C koruyun elegans WT ve 20 ° C NGM üzerinde plakaları transgenik hatları OP50 E. ile seribaşı standart yöntemlere göre 47 E. coli bakterisi. </li><li>Ağartma tarafından prion etki transgenik ve WT (kontrol) nematod senkronize (bölüm 1.2). </li><li> Solucanlar ağartılmış aynı gün, 50 ug / ml ampisilin ile desteklenmiş LB ortam hazırlar. Dağıtmak için otomatik bir reaktif dağıtıcı kullanma (veya pipet el ile), 96 gözlü bir plakanın her oyuğuna LB-amp ortamının 65 ul. </li><li> -80 ° C den 96 de Ahringer RNAi kütüphane plakaları çıkarın ve kağıt havlu ile kaplı steril bir kaput getirmek. Hemen plakaları hala donmuş ise plakaların dış buz kirlenmesini önlemek için dikkatli olmak, baş aşağı plaka tutarak mühür-bandı çıkarın. Plakaları Reinvert ve bunları yaklaşık 30 dakika çözülme sağlar. </li><li> Bir taze LB-amp plaka içine sonra bir RNAi kütüphane plaka içine bir steril 96 pimli çoğaltıcı batırın ve. Her plaka için taze steril çoğaltıcısının kullanın. Yapışkanlı folyo bant ile tüm plakaları Seal ve -80 ° C kütüphane plakaları dönün. çoğaltıcılar, çamaşır suyu ile ıslatılmış çalkalanabilir,ve tekrar kullanılmak üzere otoklavlanmıştır. </li><li> Çoğaltılmış RNAi plakalar 37 ° C ve 300 rpm&#39;de ayarlanmış bir kuluçka makinesi içinde O / N büyümeye izin verin. HT115 E. kullanmak için E. coli, bir kontrol olarak boş bir vektör (L4440) barındıran bakteri, bir kültür tübü içinde ayrı olarak büyür ve daha sonra iki 96 gözlü levhalar dörtte biri bir çok kanallı pipet ile kültür 65 ul pipetle. </li></ol></li><li> Bakteriyel dsRNA&#39;nın üretim ve solucanların ilavesinden indüksiyonu <ol><li> Ile kombine edilmiştir 2 O içinde bir 5 mM konsantrasyona kadar izopropil-β-D-thiogalactopyranosid (IPTG) seyreltin Dağıtmak için çok kanallı bir kafa ile otomatik bir iş istasyonu kullanarak (veya pipeti el ile) RNAi bakteri ve kontrol plakalarının her bir oyuğuna seyreltildi IPTG 10 ul. Yeniden mühürlemek ve geri kuvöz içine plakaları yerleştirin. Bunların 37 ° C&#39;de 3 saat boyunca sallamak olsun. </li><li> Bakteriler sallayarak iken, solucanlar hazırlamak. Bir cam mikroskop lamı - (10 ul ~ 5) küçük bir örnek de M9 / solucan süspansiyon karıştırın ve pipetle. Saymaksteromikroskopla solucanlar sayısı ve ul başına solucanlar sayısını hesaplamak. </li><li> , 0.20 mg / ml IPTG, 8.0 ug / ml kolesterol 50 ug / ml ampisilin, 9.6 ug / ml tetrasiklin, 0,0835 ug / ml Fungizone, ve: Steril teknik kullanılarak, aşağıdaki nihai konsantrasyonları ile desteklenmiş M9 (M9 +) ihtiva eden bir çözelti hazırlamak 50 ul başına 15 solucanlar. <ol><li> Prion etki transgenik ve WT solucanlar için ayrı çözümler olun. Nihai (aşağıya bakınız), kopyalanan RNAi plakalarının sayısına bağlıdır gerekli M9 + solucan çözeltisinin hacmi artı ~ otomatik dağıtıcı kullanılırsa, rezervuar içinde kalır ölü hacim 30 mi. </li></ol></li><li> Bakteriyel dsRNA&#39;nın üretimi 3 saat indüksiyon sonrası, inkübatör dışına plakaları almak ve onları hayvanlar vurgulayarak ısı önlemek için RT (~ 30 dk) soğumasını bekleyin. </li><li> Her RNAi plakaları kuyu ve boş vektör kontrol plakaları birine 50 ul M9 + prion alanı transgenik solucan çözümü dağıtın. Yapmakhayvanlar rezervuar altına birikme eğiliminde her adımdan önce solucan çözüm karıştırmak için emin olun. </li><li> İkinci kontrol plakasına WT solucanlar dağıtın. Havalandırma sağlamak için mühürsüz plakaları bırakın. 5 tabak ve birlikte nemli bir kağıt havlu ve alüminyum folyo ile sarın - buharlaşan sıvı kültürü korumak için, 4 yığını. 4 gün boyunca 20 ° C&#39;de 200 rpm&#39;de inkübe edin. </li></ol></li><li> Puanlama NOT: inkübatör 4 gün sonra, solucanlar yetişkinliğe ikinci gününde olması ve ekran hazır olacaktır. Hayvanlar rahatsız dayak sağlamak için tarama önce 30 dakika süreyle olmayan sallayarak koşullarına uyum edelim. <ol><li> Kontrol tedavi prion alanı transgenik hayvanlara kıyasla artmış dayak için görsel bir monitör, ekran bir bilgisayara bağlı bir Falcon 4M60 kameranın kullanılması. </li><li> WrMTrck kullanarak onaylamak için ön hit bir listesini derlemek (bir sonraki bölüme bakınız). </li></ol></li></ol> Preliminary 4. OnayEkran Hits <ol><li> Katı plakalar üzerinde Motilite deneyi <ol><li> Standart yöntemlere 47 göre 100 ug / ml ampisilin, 12.5 ug / ml tetrasiklin ve 1 mM IPTG ile takviye NGM ile tabak hazırlayın. Mümkünse, tüm plakalar daha akıcı bir video toplama işlemi için izin verecektir medya aynı yüksekliğe sahip sağlamak için bir plaka dökme makinesi kullanın. </li><li> 37 ° C&#39;de ve 250 rpm&#39;de ~ 1 ml LB + 50 ug / ml ampisilin, O / N farklı RNAi klonlar büyütün. </li><li> Bir sonraki gün, 3 saat süre ile, 1 mM IPTG ile dsRNA&#39;nın ifadesini teşvik eder. Ince bir tabaka halinde yayılır, her RNAi bakteriyel klon 150 ul, plak Tohum. Karanlıkta ve oda sıcaklığında 2 gün boyunca kuru bakteri olsun. RNAi klon başına 3 tabak hazırlayın. </li><li> Standart yöntemler 50 (bölüm 1.2) göre ağartıcı solucan nüfus senkronize ve yumurta ambar O / N M9 medyayı izin. </li><li> Sonsuz bir süspansiyon örneği alın ve NEM miktarını belirlemekstereomikroskopta ul başına atodes. 30 L1 solucanlar - 25 içerecek şekilde Ardından, her deneysel plaka içine M9 artı solucanlar uygun hacmi pipetle. Solucanlar yetişkinliğe gün 2 ulaşana kadar 4 gün boyunca 20 ° C&#39;de nematod büyütün. </li></ol></li><li> ImageJ için wrMTrck eklentisi ile solucan hareketlilik kantitatif analizi NOT: Video Hamamatsu Orca-R2, dijital kamera C10600-10B ve Hamamatsu Basit PCI görüntüleme yazılımı ile 10X büyütmede bir skala kullanılarak kaydedildi. <ol><li> Kamera ve Basit PCI görüntüleme yazılımı açın. Görüntüleme koşulları ayarlanması için izin vermek için &quot;Canlı&quot; üzerine tıklayın. </li><li> Aşağıdaki gibi video koşullarını ayarlayın: Kazanç = 0; Işık Modu = Yüksek; Hız Endeksi = 1; Binning = 2. &quot;Otomatik Açığa&quot; ve ardından mikroskop aynalar ve parlaklık ve kontrast kadranları hareketli, aydınlatma koşulları ayarlayın. NOT: Video overexp olmadan yüksek kontrast olması gerekirhayvanlar parlak arka plan üzerine siyah şekiller görünür, böylece bırakılmıştı. </li><li> &quot;Zaman Scan&quot; seçeneğini tıklayın ve bir klasör ve dosya adını seçin. 20 msn &quot;Alan Gecikmesi&quot; Set ve 30 sn &quot;Zamanda Dur&quot;. (Çoğu solucanlar nerede) kaydetmek için plakanın alanı seçmek için basın &quot;Live İnceleme&quot;. Görünümü ve basın &quot;Başlat&quot; alanındaki konumunu teyit hızlı, sahnede plaka 3 veya 4 kez dokunun. </li><li> Film kayıt tamamlandıktan sonra, resmin üzerine sağ tıklayın ve bir avi bir .cxd formatta filmi ihracat &quot;İhracat Montaj Sırası&quot; seçin. </li></ol></li><li> Motilite videoları analiz <ol><li> , ImageJ yazılımı açın &quot;Eklentiler&quot; sekmesine gidin, ardından &quot;wrmtrck&quot; ve &quot;wrMTrck Toplu&quot; seçeneğini seçin. Tüm dosyaları içeren dizini seçin analiz edilecek. </li><li> Figür detaylı olarak wrMTrck_Batch ana giriş penceresinde, giriş değerleri yüklemekE 5C. Parametrelerin her biri için açıklama eklentisi eşlik kılavuzunda bulunabilir. &quot;Tamam&quot; ı tıklayın ve hareket analizi çalışmasına izin. </li><li> Sonuçları küratörlüğünü ve algılanan tüm parçaları gerçek C&#39;den onaylamak için elegans ve ortadan kaldırmak eserler, her film için oluşturulan .txt dosyaları her açmak ve bir veri analiz yazılımı dosya bilgileri kopyalayın. Oluşturulan &quot;* _labels.zip&quot; dosyaları açın ve elle kontrol etmek ve yanlış solucan parçaları ortadan kaldırmak için ortaya çıkan &quot;* _labels.tif&quot; çalıştırın. </li></ol></li></ol>

The authors declare no competing financial interests.

Burada tarif edilen yöntemler yayılan göstermek için yardımcı ve prion-benzeri proteinler kompleks hücre otonom olmayan hücre otonom toksisitesi. Son zamanlarda, bir agregasyon eğilimli sitosolik prion alan bir Otofaji ilgili süreç içinde membran-sınırlayıcı kabarcıklar içine alınmış olduğunu keşfettik. Bu vesikül spesifik bir alt kümesi içindeki hücre ve doku 40 ile prion etki taşır. canlı bir hayvanda hareketlerini izlemek için anahtar proteinin, sadece MRFP-etiketli proteinle...

Alzheimer hastalığı (AD), Parkinson hastalığı (PD), Amyotrofik lateral skleroz (ALS) ve bulaşıcı sünger tipi ansefalopatiler (TSEler) dahil olmak üzere birçok nörodejeneratif hastalıklar, agregasyon eğilimli proteinler ile ilişkili ve dolayısıyla birlikte, protein yanlış katlanması bozuklukları (pmds şekilde bilinmektedir ). Her ikisi de insanlarda ve hayvanlarda 1 enfeksiyona sebep olabilir ki TSEler veya prion hastalıkları pmds benzersiz bir sınıfını teşkil ederler. Moleküler düzeyde, prion alımı ve patolojik β-tabaka zengin PrPSc konformasyonunda 2,3 içine monomerik α-sarmal zengin konak-kodlanmış hücresel PRP (PrP C) dönüştürerek çoğaltmak. Kendi kendine ilerleyen Protein topakları ayrıca memeli prion 4,5 ile önemli özellikleri paylaşan mantarlar içinde tanımlanmıştır. Buna ek olarak, bir memeli, prionlar hücreden hücreye hareket edebilen ve naif hücreleri 6,7 enfekte etmektedir. Pmds OTH daer TSE&#39;ler bulaşıcı değildir, daha onlar prion hastalıkları 8,9 ile ortak bir patojenik ilke paylaşıyoruz. Pmds her birine bağlı proteinler yapı veya fonksiyonunda ilgili olmasa da, bir kristalleşme gibi süreci ile tüm form agrega çekirdekli denir ya polimerizasyonu numaralı seribaşı; üstelik proteinli tohumlar onların çözünür izoformlarını 2,10,11 işe alarak büyür. öz-yayılmasına verimliliği birlikte, moleküler chaperones gibi ek hücresel faktörlerle sonuçta toplam çekirdeklenme, tohumlama, parçalanma ve 12-15 yayılma oranlarını belirlemek protein içsel özelliklerine bağlı olarak, in vivo değişir. Bu nedenle, protein agregasyonu verimli yayılmasını izin veren bu faktörler arasında ince bir denge bulunmalıdır. Sadece bazı Amiloidojenik agrega bir prion özelliklerini barındıran ve böylece tüm pmds bulaşıcı Bu yüzden de açıklayabilir. Prionlar &#39;üst-sanatçıların o temsil görünüyorOnlara pmds 8,13 incelemek için güçlü bir araç yapar kendini kopyalayan proteinli agrega fa geniş spektrumlu,. Ilginç bir hastalıkla ilişkili agrega ile ilişkili toksisite genellikle olmayan bir hücre özerk bileşeni 16,17 sahiptir. Bu durum, sadece hücreler, gen sergilediğini belirli bir fenotip ifade ima katı bir hücre otonom etkisi, aksine, ilgili geni ifade etmeyen komşu hücreleri üzerinde etki anlamına gelir. Bu zorlayıcı dokuya özel ekspresyon gösterdiği veya nörodejeneratif hastalıklar 18-26 çok sayıda model ilgili proteinlerin yıkmak edildi. Çeşitli mekanizmalar azalmış besin kaynağı, nöronal sinyalleşme dengesizlik, glutamat eksitotoksisitesi ve nöro 16,27,28 içeren pmds bu sigara hücrenin otonom toksisite için bir temel olarak önerilmiştir. Buna ek olarak, hücreler arasında hastalığa bağlı agregalar prion-benzeri hareket might Bu açıdan 29,30 katkıda bulunur. Giderek artan kanıtlar, prionlar dışındaki protein inklüzyonlar özelliği de pmds 30-36 gözlenen patolojinin yayılma açıklayabilir, hücreden hücreye iletmek düşündürmektedir. Ancak, henüz hastalık proteinlerin hücreler arası hareket ve komşu hücreler üzerinde toksik etkisi arasında net bir nedensel bağlantı olup olmadığı belirlenecek olan. Bu nedenle, hücre-hücre iletim ve olmayan hücre özerk toksisite altında yatan hücresel yolların daha iyi anlaşılması yeni tedavilerin geliştirilmesi için gerekli ve önemlidir. Bununla birlikte, Metazoan&#39;da olarak yanlış katlanmış proteinler, hücre-hücre iletim etkileyen yayılması ve hücresel faktörlerin prion-benzeri birçok yönü de organizma seviyesinde, özellikle anlaşılamamıştır. Caenorhabditis elegans nematod potansiyeli sağlamak çeşitli avantajları vardır prion-benzeri SPREADI yeni yüzleri keşfedeceksinizMetazoan&#39;da 17 ng. Bu, in vivo canlı bir organizmada floresan etiketli proteinleri izleme sağlayan saydamdır. Ayrıca, hastalıktan etkilenen birçok hücresel ve fizyolojik süreçler insana solucanlar korunmuş, ve C edilir C. elegans, genetik manipülasyon ve moleküler ve biyokimyasal analizler 37-39 çeşitli elverişlidir. Tam 959 somatik hücreler hala kas, nöronlar ve bağırsak dahil olmak üzere birçok farklı doku tipleri vardır basit bir vücut planına sahip yetişkin hermafrodit makyaj. C. yeni bir prion modeli kurmak için elegans, biz solucanlar 4,40 bilinen hiçbir endojen prion proteinleri vardır çünkü dışsal olarak, iyi karakterize glutamin / asparagin (Q / N) sitozolik maya prion proteini Sup35 olan bakımından zengin prion alanı NM ifade seçti. Maya prionların prion çoğaltma 41-44 temel mekanizmaların tanıtılması çok değerli olmuştur. Ayrıca, NM FIRmemeli hücre kültüründe 45,46 bir prion tam yaşam döngüsü özetlemek gösterilmiştir st sitosolik prion-benzeri protein. Benzer şekilde, C olarak ifade edildiğinde elegans, mitokondriyal bütünlüğü ve görünüm bozulması dahil 40. NM toplama derin toksik fenotip ile ilişkili maya hücreleri ve prion biyoloji sergilenen temel özellikleri karşılaştırıldığında metazoan hücrelerde yayılması için farklı ihtiyaçlarına oldukça iyi kabul Sup35 prion alanı Hücresel düzeyde çeşitli otofaji ilgili kesecikler, yanı sıra embriyonik ve larva tutuklama, gelişimsel gecikme ve organizma düzeyinde protein katlanması ortamının yaygın bir rahatsızlık. Çarpıcı, prion etki transgen ifade değildi hangi komşu dokuları etkileyen, hücre özerk olmayan hücre özerk toksisite sergiler. Ayrıca, hücreler içinde ve arasında prion etki vesiküler taşıma gerçek zamanlı olarak izlenir &lt;em&gt; in vivo 40. Burada C prion-benzeri yayılmasını incelemek için nasıl açıklamak elegans. Biz time-lapse floresan mikroskobu kullanarak prion alanı içeren veziküllerin içi ve hücreler arası ulaşım izlemek için nasıl açıklayacağız. Biz doku-spesifik katlama sensörleri kullanımını vurgulamak ve her yerde bulunan hücresel fitness hücre özerk olmayan hücre özerk etkilerini değerlendirmek için stres gazetecilere dile olacaktır. Son olarak, biz prion kaynaklı toksisite yeni değiştiricileri belirlemek için bir süre önce gerçekleştirilen genom RNA enterferans (RNAi) Ekranın prosedürü anlatacağız. Kombinasyon halinde, bu yöntemler, protein arası hareketi ve olmayan hücre otonom toksisite yer genetik yolları ayrı takılmak için yardımcı olabilir.

<table><tbody><tr><td>Reagent</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nanosphere size standards 100 nm</td><td>ThermoScientific</td><td>3100A</td><td></td></tr><tr><td>Levamisole</td><td>Sigma</td><td>L-9756</td><td></td></tr><tr><td>IPTG</td><td>Sigma</td><td>15502-10G</td><td></td></tr><tr><td>Ahringer RNAi library</td><td>Source BioScience LifeSciences&amp;nbsp;</td><td></td><td>http://www.lifesciences.sourcebioscience&lt;br/&gt; .com/clone-products/non-mammalian/c-elegans/c-elegans-rnai-library/</td></tr><tr><td>Equipment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sorvall Legend XTR Refrigerated Centrifuge, 120VAC</td><td>ThermoScientific</td><td>75004521</td><td>http://www.coleparmer.com/Product/Thermo_Scientific_Sorvall_Legend_&lt;br/&gt; XTR_Refrigerated_Centrifuge_120&lt;br/&gt; VAC/EW-17707-60</td></tr><tr><td>96 pin replicator&amp;nbsp;</td><td>Scionomix&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td><td></td><td>http://www.scinomix.com/all-products/96-pin-replicator/</td></tr><tr><td>HiGro high-capacity, incubating shaker&amp;nbsp;</td><td>Digilab</td><td></td><td>http://www.digilabglobal.com/higro</td></tr><tr><td>Multidrop Combi Reagent Dispenser&amp;nbsp;</td><td>Titertrek</td><td></td><td>http://groups.molbiosci.northwestern.edu/hta/titertek.htm</td></tr><tr><td>Biomek FX AP96 Automated Workstation&amp;nbsp;</td><td>Beckman Coulter</td><td></td><td>http://groups.molbiosci.northwestern.edu/hta/biomek_multi.htm</td></tr><tr><td>Innova44 shaker</td><td>New Brunswick</td><td></td><td>http://www.eppendorf.com/int///index.php?sitemap=2.3&amp;amp;pb=d78efbc05310ec&lt;br/&gt; 04&amp;amp;action=products&amp;amp;contentid=1&amp;amp;&lt;br/&gt; catalognode=83389</td></tr><tr><td>M205 FA&amp;nbsp;</td><td>Leica</td><td></td><td>http://www.leica-microsystems.com/de/produkte/stereomikroskope-makroskope/fluoreszenz/details/product/leica-m205-fa/</td></tr><tr><td>ORCA-R2 C10600-10BDigital CCD camera</td><td>Hamamatsu</td><td></td><td>http://www.hamamatsu.com/jp/en/community/life_science_camera/product/search/C10600-10B/index.html</td></tr><tr><td>Spinning Disc AF Confocal Microscope&amp;nbsp;</td><td>Leica</td><td></td><td>http://www.leica-microsystems.com/products/light-microscopes/life-science-research/fluorescence-microscopes/details/product/leica-sd-af/</td></tr><tr><td>Falcon 4M60 camera&amp;nbsp;</td><td>Teledyne Dalsa&amp;nbsp;</td><td></td><td>http://www.teledynedalsa.com/imaging/products/cameras/area-scan/falcon/PT-41-04M60/</td></tr><tr><td>Software</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>MetaMorph Microscopy Automation &amp;amp; Image Analysis Software</td><td>Molecular Devices</td><td></td><td>http://www.moleculardevices.com/products/software/meta-imaging-series/metamorph.html</td></tr><tr><td>Hamamatsu SimplePCI Image Analysis Software</td><td>Meyer Instruments</td><td></td><td>http://meyerinst.com/imaging-software/hamamatsu/index.htm</td></tr><tr><td>ImageJ</td><td>NIH</td><td></td><td>http://rsbweb.nih.gov/ij/download.html</td></tr><tr><td>wrMTrck plugin for ImageJ</td><td></td><td></td><td>http://www.phage.dk/plugins/wrmtrck.html</td></tr><tr><td>&lt;em&gt;C. elegans&lt;/em&gt; strains</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>N2 (WT)</td><td>Caenorhabditis Genetics Center (CGC)</td><td></td><td>http://www.cgc.cbs.umn.edu/strain.php?id=10570</td></tr><tr><td>AM815&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; rmIs323[myo-3p::sup35(r2e2)::rfp]</td><td>Morimoto lab</td><td></td><td>available from our laboratory&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>See table 1 for a source for folding sensor and stress reporter strains</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

investigating the spreading and toxicity of prion-like proteins using the metazoan model organism c. elegans

Prions are unconventional self-propagating proteinaceous particles, devoid of any coding nucleic acid. These proteinaceous seeds serve as templates for the conversion and replication of their benign cellular isoform. Accumulating evidence suggests that many protein aggregates can act as self-propagating templates and corrupt the folding of cognate proteins. Although aggregates can be functional under certain circumstances, this process often leads to the disruption of the cellular protein homeostasis (proteostasis), eventually leading to devastating diseases such as Alzheimer&#8217;s disease (AD), Parkinson&#8217;s disease (PD), Amyotrophic lateral sclerosis (ALS), or transmissible spongiform encephalopathies (TSEs). The exact mechanisms of prion propagation and cell-to-cell spreading of protein aggregates are still subjects of intense investigation. To further this knowledge, recently a new metazoan model in Caenorhabditis elegans, for expression of the prion domain of the cytosolic yeast prion protein Sup35 has been established. This prion model offers several advantages, as it allows direct monitoring of the fluorescently tagged prion domain in living animals and ease of genetic approaches. Described here are methods to study prion-like behavior of protein aggregates and to identify modifiers of prion-induced toxicity using C. elegans.

In vivo time-lapse görüntüleme ile prion-benzeri proteinler yayılması hücrelerarası İzleme Transgenik C. Prion domainini ifade eden C. elegans hatları prion-benzeri proteinler, örneğin, hücreden hücreye intikal olmayan hücre otonom toksisite bazı yönlerinin analizi için özel olarak uygundur. sağlayan floresan izleme hayvanların şeffaflık hayatın her aşamasında canlı organizma içinde proteinlerin etiketledi. Bu ya...

Watch this Scientific Journal Video about Investigating the Spreading and Toxicity of Prion-like Proteins Using the Metazoan Model Organism C. elegans at JoVE.com

Investigating the Spreading and Toxicity of Prion-like Proteins Using the Metazoan Model Organism C. elegans

Prion-like propagation of protein aggregates has recently emerged as being implicated in many neurodegenerative diseases. The goal of this protocol is to describe, how to use the nematode C. elegans as a model system to monitor protein spreading and to investigate prion-like phenomena.

Metazoan Model Organizma kullanma Serim ve toksisitesi prion-benzeri Proteinler incelenmesi<em&gt; ° C. elegans</em

Prions are unconventional self-propagating proteinaceous particles, devoid of any coding nucleic acid. These proteinaceous seeds serve as templates for ...

investigating-spreading-toxicity-prion-like-proteins-using-metazoan

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Biology

Investigating the Spreading and Toxicity of Prion-like Proteins Using the Metazoan Model Organism C. elegans

15.8K Görüntüleme.  Northwestern University. Prion-like propagation of protein aggregates has recently emerged as being implicated in many neurodegenerative diseases. The goal of this protocol is to describe, how to use the nematode C. elegans as a model system to monitor protein spreading and to investigate prion-like phenomena.

Video: Investigating the Spreading and Toxicity of Prion-like Proteins Using the Metazoan Model Organism C. elegans

Assaying &beta;-amyloid Toxicity using a Transgenic C. elegans Model

Accumulation of the &beta;-amyloid peptide (A&beta;) is generally believed to be central to the induction of Alzheimer's disease, but the relevant mechanism(s) of toxicity are still unclear. A&beta; is also deposited intramuscularly in Inclusion Body Myositis, a severe human myopathy. The intensely studied nematode worm Caenorhabditis elegans can be transgenically engineered to express human A&beta;. Depending on the tissue or timing of A&beta; expression, transgenic worms can have readily measurable phenotypes that serve as a read-out of A&beta; toxicity. For example, transgenic worms with pan-neuronal A&beta; expression have defects is associative learning (Dosanjh et al. 2009), while transgenic worms with constitutive muscle-specific expression show a progressive, age-dependent paralysis phenotype (Link, 1995; Cohen et al. 2006). One particularly useful C. elegans model employs a temperature-sensitive mutation in the mRNA surveillance system to engineer temperature-inducible muscle expression of an A&beta; transgene, resulting in a reproducible paralysis phenotype upon temperature upshift (Link et al. 2003). Treatments that counter A&beta; toxicity in this model [e.g., expression of a protective transgene (Hassan et al. 2009) or exposure to Ginkgo biloba extracts (Wu et al. 2006)] reproducibly alter the rate of paralysis induced by temperature upshift of these transgenic worms. Here we describe our protocol for measuring the rate of paralysis in this transgenic C. elegans model, with particular attention to experimental variables that can influence this measurement.

Assaying &#946;-amyloid Toxicity using a Transgenic C. elegans Model

The intensely studied nematode worm Caenorhabditis elegans can be transgenically engineered to express the human &beta;-amyloid peptide (A&beta;). Induced expression of A&beta; in C. elegans muscle leads to a rapid, reproducible paralysis phenotype that can be used to monitor treatments that modulate A&beta; toxicity.

Transgenik kullanarak Assaying β-amiloid Toksisite C. elegans Model

Accumulation of the &beta;-amyloid peptide (A&beta;) is generally believed to be central to the induction of Alzheimer's disease, but the relevant ...

Nörobilim

A Caenorhabditis elegans Model System for Amylopathy Study

Amylopathy is a term that describes abnormal synthesis and accumulation of amyloid beta (A&beta;) in tissues with time. A&beta; is a hallmark of Alzheimer's disease (AD) and is found in Lewy body dementia, inclusion body myositis and cerebral amyloid angiopathy 1-4. Amylopathies progressively develop with time. For this reason simple organisms with short lifespans may help to elucidate molecular aspects of these conditions. Here, we describe experimental protocols to study A&beta;-mediated neurodegeneration using the worm Caenorhabditis elegans. Thus, we construct transgenic worms by injecting DNA encoding human A&beta;42 into the syncytial gonads of adult hermaphrodites. Transformant lines are stabilized by a mutagenesis-induced integration. Nematodes are age synchronized by collecting and seeding their eggs. The function of neurons expressing A&beta;42 is tested in opportune behavioral assays (chemotaxis assays). Primary neuronal cultures obtained from embryos are used to complement behavioral data and to test the neuroprotective effects of anti-apoptotic compounds.

A Caenorhabditis elegans Model System for Amylopathy Study

We describe methods to study aspects of amylopathies in the worm C. elegans. We show how to construct worms expressing human A&beta;42 in neurons and how to test their function in behavioral assays. We further show how to obtain primary neuronal cultures that can be used for pharmacological testing.

Bir<em&gt; Caenorhabditis elegans</emAmylopathy Çalışmaları&gt; Model Sistemi

Amylopathy is a term that describes abnormal synthesis and accumulation of amyloid beta (A&beta;) in tissues with time. A&beta; is a hallmark of ...

Isolation of Specific Neuron Populations from Roundworm Caenorhabditis elegans

During the aging process, many cells accumulate high levels of damage leading to cellular dysfunction, which underlies many geriatric and pathological conditions. Post-mitotic neurons represent a major cell type affected by aging. Although multiple mammalian models of neuronal aging exist, they are challenging and expensive to establish. The roundworm Caenorhabditis elegans is a powerful model to study neuronal aging, as these animals have short lifespan, an available robust genetic toolbox, and well-cataloged nervous system. The method presented herein allows for seamless isolation of specific cells based on the expression of a transgenic green fluorescent protein (GFP). Transgenic animal lines expressing GFP under distinct, cell type-specific promoters are digested to remove the outer cuticle and gently mechanically disrupted to produce slurry containing various cell types. The cells of interest are then separated from non-target cells through fluorescence-activated cell sorting, or by anti-GFP-coupled magnetic beads. The isolated cells can then be cultured for a limited time or immediately used for cell-specific ex vivo analyses such as transcriptional analysis by real time quantitative PCR. Thus, this protocol allows for rapid and robust analysis of cell-specific responses within different neuronal populations in C. elegans.

Isolation of Specific Neuron Populations from Roundworm Caenorhabditis elegans

Here, we present a protocol for simple isolation of specific groups of live neuronal cells expressing green fluorescent protein from transgenic Caenorhabditis elegans lines. This method enables a variety of ex vivo studies focused on specific neurons and has the capacity to isolate cells for further short-term culturing.

Roundworm Caenorhabditis elegans belirli neuron nüfus yalıtım

During the aging process, many cells accumulate high levels of damage leading to cellular dysfunction, which underlies many geriatric and pathological ...

Gelişim Biyolojisi

Monitoring Protein Aggregation Kinetics In Vivo using Automated Inclusion Counting in Caenorhabditis elegans

Protein aggregation into insoluble inclusions is a hallmark of a variety of human diseases, many of which are age-related. The nematode Caenorhabditis elegans is a well-established model organism that has been widely used in the field to study protein aggregation and toxicity. Its optical transparency enables the direct visualization of protein aggregation by fluorescence microscopy. Moreover, the fast reproductive cycle and short lifespan make the nematode a suitable model to screen for genes and molecules that modulate this process.
However, the quantification of aggregate load in living animals is poorly standardized, typically performed by manual inclusion counting under a fluorescence dissection microscope at a single time point. This approach can result in high variability between observers and limits the understanding of the aggregation process. In contrast, amyloid-like protein aggregation in vitro is routinely monitored by thioflavin T fluorescence in a highly quantitative and time-resolved fashion.
Here, an analogous method is presented for the unbiased analysis of aggregation kinetics in living C. elegans, using a high-throughput confocal microscope combined with custom-made image analysis and data fitting. The applicability of this method is demonstrated by monitoring inclusion formation of a fluorescently labeled polyglutamine (polyQ) protein in the body wall muscle cells. The image analysis workflow allows the determination of the numbers of inclusions at different timepoints, which are fitted to a mathematical model based on independent nucleation events in individual muscle cells. The method described here may prove useful to assess the effects of proteostasis factors and potential therapeutics for protein aggregation diseases in a living animal in a robust and quantitative manner.

Monitoring Protein Aggregation Kinetics In Vivo using Automated Inclusion Counting in Caenorhabditis elegans

Here, a method is presented for the analysis of protein aggregation kinetics in the nematode Caenorhabditis elegans. Animals from an age-synchronized population are imaged at different time points, followed by semiautomated inclusion counting in CellProfiler and fitting to a mathematical model in AmyloFit.

Caenorhabditis elegans'ta Otomatik Inklüzyon Sayımı Kullanarak Protein Agregasyon Kinetiğinin In Vivo'da İzlenmesi

Protein aggregation into insoluble inclusions is a hallmark of a variety of human diseases, many of which are age-related. The nematode Caenorhabditis ...

Biyokimya

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

Protein aggregation is a central feature of most neurodegenerative diseases, including Alzheimer&#39;s disease (AD), Parkinson&#39;s disease (PD), Huntington&#39;s disease (HD), and amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Protein aggregates are closely associated with neuropathology in these diseases, although the exact mechanism by which aberrant protein aggregation disrupts normal cellular homeostasis is not known. Emerging data provide strong support for the hypothesis that pathogenic aggregates in AD, PD, HD, and ALS have many similarities to prions, which are protein-only infectious agents responsible for the transmissible spongiform encephalopathies. Prions self-replicate by templating the conversion of natively-folded versions of the same protein, causing spread of the aggregation phenotype. How prions and prion-like proteins in AD, PD, HD, and ALS move from one cell to another is currently an area of intense investigation. Here, a Drosophila melanogaster model that permits monitoring of prion-like, cell-to-cell transmission of mutant huntingtin (Htt) aggregates associated with HD is described. This model takes advantage of powerful tools for manipulating transgene expression in many different Drosophila tissues and utilizes a fluorescently-tagged cytoplasmic protein to directly report prion-like transfer of mutant Htt aggregates. Importantly, the approach we describe here can be used to identify novel genes and pathways that mediate spreading of protein aggregates between diverse cell types in vivo. Information gained from these studies will expand the limited understanding of the pathogenic mechanisms that underlie neurodegenerative diseases and reveal new opportunities for therapeutic intervention.

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

Accumulating evidence supports the idea that pathogenic protein aggregates associated with neurodegenerative diseases spread between cells with prion-like properties. Here, we describe a method that enables visualization of cell-to-cell spreading of prion-like aggregates in the model organism, Drosophila melanogaster.

Drosophila Melanogaster deli dana gibi Protein toplamları izleme hücre hücre iletim

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

Using Caenorhabditis elegans as a Model System to Study Protein Homeostasis in a Multicellular Organism

The folding and assembly of proteins is essential for protein function, the long-term health of the cell, and longevity of the organism. Historically, the function and regulation of protein folding was studied in vitro, in isolated tissue culture cells and in unicellular organisms. Recent studies have uncovered links between protein homeostasis (proteostasis), metabolism, development, aging, and temperature-sensing. These findings have led to the development of new tools for monitoring protein folding in the model metazoan organism Caenorhabditis elegans. In our laboratory, we combine behavioral assays, imaging and biochemical approaches using temperature-sensitive or naturally occurring metastable proteins as sensors of the folding environment to monitor protein misfolding. Behavioral assays that are associated with the misfolding of a specific protein provide a simple and powerful readout for protein folding, allowing for the fast screening of genes and conditions that modulate folding. Likewise, such misfolding can be associated with protein mislocalization in the cell. Monitoring protein localization can, therefore, highlight changes in cellular folding capacity occurring in different tissues, at various stages of development and in the face of changing conditions. Finally, using biochemical tools ex vivo, we can directly monitor protein stability and conformation. Thus, by combining behavioral assays, imaging and biochemical techniques, we are able to monitor protein misfolding at the resolution of the organism, the cell, and the protein, respectively.

Using Caenorhabditis elegans as a Model System to Study Protein Homeostasis in a Multicellular Organism

To study the relationship between protein homeostasis, stress and aging, we monitored changes in protein folding by following protein dysfunction, protein localization in the cell and protein stability at the organismal, cellular and protein levels, using the genetically tractable metazoan Caenorhabditis elegans as a model system.

The folding and assembly of proteins is essential for protein function, the long-term health of the cell, and longevity of the organism. Historically, the ...

Biyoloji

Live Animal Imaging and Cell Sorting Methods for Investigating Neurodegeneration in a C. elegans Excitotoxic Necrosis Model

Excitotoxic necrosis is a leading form of neurodegeneration. This process of regulated necrosis is triggered by the synaptic accumulation of the neurotransmitter glutamate, and the excessive stimulation of its postsynaptic receptors. However, information on the subsequent molecular events that culminate in the distinct neuronal swelling morphology of this type of neurodegeneration is lacking. Other aspects, such as changes in specific subcellular compartments, or the basis for the differential cellular vulnerability of distinct neuronal subtypes, remain under-explored. Furthermore, a range of factors that come into play in studies that use in vitro or ex vivo preparations might modify and distort the natural progression of this form of neurodegeneration. It is therefore important to study excitotoxic necrosis in live animals by monitoring the effects of interventions that regulate the extent of neuronal necrosis in the genetically amenable and transparent&#160;model system of the nematode Caenorhabditis elegans. This protocol describes methods of studying excitotoxic necrosis in C. elegans neurons, combining optical, genetic, and molecular analysis. To induce excitotoxic conditions in C. elegans, a&#160;knockout of a glutamate transporter gene (glt-3) is combined with a neuronal sensitizing genetic background (nuls5 [Pglr-1::G&#945;S(Q227L)]) to produce glutamate receptor hyperstimulation and neurodegeneration. Nomarski differential interference contrast (DIC), fluorescent, and confocal microscopy in live animals are methods used to quantify neurodegeneration, follow subcellular localization of fluorescently labeled proteins, and quantify mitochondrial morphology in the degenerating neurons. Neuronal Fluorescence Activated Cell Sorting (FACS) is used to distinctly sort at-risk neurons for cell-type specific transcriptomic analysis of neurodegeneration. A combination of live imaging and FACS methods as well as the benefits of the C. elegans model organism allow researchers to leverage this system to obtain reproducible data with a large sample size. Insights from these assays could translate to novel targets for therapeutic intervention in neurodegenerative diseases.

Live Animal Imaging and Cell Sorting Methods for Investigating Neurodegeneration in a C. elegans Excitotoxic Necrosis Model

In a C. elegans excitotoxicity model, this protocol employs in vivo imaging to analyze the regulation of necrotic neurodegeneration, the effect of genes encoding candidate mediators, and involvement of mitochondria. Cell dissociation and sorting is used to specifically obtain at-risk neurons for cell-specific transcriptomic analysis of neurodegeneration and neuroprotection mechanisms.

Excitotoxic necrosis is a leading form of neurodegeneration. This process of regulated necrosis is triggered by the synaptic accumulation of the ...

Caenorhabditis elegans as a Model System for Discovering Bioactive Compounds Against Polyglutamine-Mediated Neurotoxicity

Age-related misfolding and aggregation of pathogenic proteins are responsible for several neurodegenerative diseases. For example, Huntington&#39;s disease (HD) is principally driven by a CAG nucleotide repeat that encodes an expanded glutamine tract in huntingtin protein. Thus, the inhibition of polyglutamine (polyQ) aggregation and, in particular, aggregation-associated neurotoxicity is a useful strategy for the prevention of HD and other polyQ-associated conditions. This paper introduces generalized experimental protocols to assess the neuroprotective capacity of test compounds against HD using established polyQ transgenic Caenorhabditis elegans models. The AM141 strain is chosen for the polyQ aggregation assay as an age-associated phenotype of discrete fluorescent aggregates can be easily observed in its body wall at the adult stage due to muscle-specific expression of polyQ::YFP fusion proteins. In contrast, the HA759 model with strong expression of polyQ-expanded tracts in ASH neurons is used to examine neuronal death and chemoavoidance behavior. To comprehensively evaluate the neuroprotective capacity of target compounds, the above test results are ultimately presented as a radar chart with profiling of multiple phenotypes in a manner of direct comparison and direct viewing.

Caenorhabditis elegans as a Model System for Discovering Bioactive Compounds Against Polyglutamine-Mediated Neurotoxicity

Here, we present a protocol to assess the neuroprotective activities of test compounds in Caenorhabditis elegans, including polyglutamine aggregation, neuronal death, and chemoavoidance behavior, as well as an exemplary integration of multiple phenotypes.

Poliglutamin aracılı nörotoksisiteye karşı biyoaktif bileşiklerin keşfedilmesi için bir model sistem olarak Caenorhabditis elegans

Age-related misfolding and aggregation of pathogenic proteins are responsible for several neurodegenerative diseases. For example, Huntington&#39;s ...

Modeling Age-Associated Neurodegenerative Diseases in Caenorhabditis elegans

Battling human neurodegenerative pathologies and managing their pervasive socioeconomic impact is becoming a global priority. Notwithstanding their detrimental effects on the human life quality and the healthcare system, the majority of human neurodegenerative disorders still remain incurable and non-preventable. Therefore, the development of novel therapeutic interventions against such maladies is becoming a pressing urgency. Age-associated deterioration of neuronal circuits and function is evolutionarily conserved in organisms as diverse as the lowly worm Caenorhabditis elegans and humans, signifying similarities in the underlying cellular and molecular mechanisms. C. elegans is a highly malleable genetic model, which offers a well-characterized nervous system, body transparency and a diverse repertoire of genetic and imaging techniques to assess neuronal activity and quality control during ageing. Here, we introduce and describe methodologies utilizing some versatile nematode models, including hyperactivated ion channel-induced necrosis (e.g., deg-3(d) and mec-4(d)) and protein aggregate (e.g., &#945;-syunclein and poly-glutamate)-induced neurotoxicity, to monitor and dissect the cellular and molecular underpinnings of age-related neuronal breakdown. A combination of these animal neurodegeneration models, together with genetic and pharmacological screens for cell death modulators will lead to an unprecedented understanding of age-related breakdown of neuronal function and will provide critical insights with broad relevance to human health and quality of life.

Modeling Age-Associated Neurodegenerative Diseases in Caenorhabditis elegans

Here, we introduce and describe widely accessible methodologies utilizing some versatile nematode models, including hyperactivated ion channel-induced necrosis and protein aggregate-induced neurotoxicity, to monitor and dissect the cellular and molecular underpinnings of age-associated neurodegenerative diseases.

Caenorhabditis elegans Yaş İlişkili Nörodejeneratif Hastalıkların Modellendirilmesi

Battling human neurodegenerative pathologies and managing their pervasive socioeconomic impact is becoming a global priority. Notwithstanding their ...

An Introduction to Caenorhabditis elegans

Caenorhabditis elegans is a microscopic, soil-dwelling roundworm that has been powerfully used as a model organism since the early 1970&rsquo;s. It was initially proposed as a model for developmental biology because of its invariant body plan, ease of genetic manipulation and low cost of maintenance. Since then C. elegans has rapidly grown in popularity and is now utilized in numerous research endeavors, from studying the forces at work during locomotion to studies of neural circuitry.
This video provides an overview of basic C. elegans biology, a timeline of the many milestones in its short but storied history, and finally a few exciting applications using C. elegans as a model organism.

Caenorhabditis elegans Round Worm as a Model Organism

Caenorhabditis elegans is a microscopic, soil-dwelling roundworm that has been powerfully used as a model organism since the early 1970&rsquo;s.  It was ...

Metazoan Model Organizma kullanma Serim ve toksisitesi prion-benzeri Proteinler incelenmesi

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Transgenik kullanarak Assaying β-amiloid Toksisite C. elegans Model

Bir

Roundworm Caenorhabditis elegans belirli neuron nüfus yalıtım

Caenorhabditis elegans'ta Otomatik Inklüzyon Sayımı Kullanarak Protein Agregasyon Kinetiğinin In Vivo'da İzlenmesi

Drosophila Melanogaster deli dana gibi Protein toplamları izleme hücre hücre iletim

Using Caenorhabditis elegans as a Model System to Study Protein Homeostasis in a Multicellular Organism

Live Animal Imaging and Cell Sorting Methods for Investigating Neurodegeneration in a C. elegans Excitotoxic Necrosis Model

Poliglutamin aracılı nörotoksisiteye karşı biyoaktif bileşiklerin keşfedilmesi için bir model sistem olarak Caenorhabditis elegans

Caenorhabditis elegans Yaş İlişkili Nörodejeneratif Hastalıkların Modellendirilmesi

An Introduction to Caenorhabditis elegans