Prion hypotese, at smitstof ansvarlig for transmissible spongiforme encephalopatier (fx, Creutzfeldt – Jakobs sygdom hos mennesker, scrapie hos får, kronisk spilde sygdomme hos hjorte og elg og “kogalskab” i kvæg ) er udelukkende sammensat af protein og blottet for nukleinsyrer¹. I prionsygdomme forudsætter den cellulære prionprotein (PrP^C) en uoriginal, stabil fold (PrP^Sc), der er yderst beta ark-rige og kan selv overføre ved konvertering og rekruttere monomere PrP^C molekyler til stabil amyloid aggregater. PrP^Sc aggregater bruge denne selvkopierende mekanisme til at sprede mellem forskellige celler i en organisme og endda mellem individuelle organismer².

Protein misfoldning og sammenlægning er også et centralt element i de fleste neurodegenerative sygdomme (Alzheimers sygdom (AD), Parkinsons sygdom (PD), Huntington’s chorea (HD) og Amyotrofisk lateral sklerose (ALS))³. Dannelsen af samhandelen eller ekstra cellular aggregerede protein forsamlinger i disse sygdomme er tæt forbundet med cytotoksicitet⁴ og skrider frem langs stærkt reproducerbare og sygdoms-specifikke stier gennem hjernen over tid^{5, 6}. disse mønstre for spredning tyder på, at patogene aggregater forbundet med disse forstyrrelser har prion-lignende egenskaber. Stærk støtte findes nu for prion-lignende transmission af aggregater tilknyttet annonce, PD, HD og ALS – de sprede sig fra celle til celle og skabelon en konformationel ændring af monomere former af de samme protein i tidligere upåvirket celler^{7, 8}.

Fleste studier undersøger prion-lignende spredning af protein aggregater til dato har været udført med pattedyr celle kultur modeller, hvor aggregater transfer i cytoplasma af naive celler fra det ekstracellulære rum eller fra en anden celle cytoplasmaet^{9,10,11,12,13,14,15}, eller ved at indsprøjte aggregat-holdige materiale i mus hjerner og overvågning samlede udseende uden for indsprøjtning arbejdsplads^{16,17,18,19,20,21,22, 23}. mere for nylig, transgene dyr har været brugt til at demonstrere, intracellulære aggregater bredte sig til andre celler i intakt hjerner^{24,25,26,27, 28,29,30}. Her, beskriver vi en metode til direkte visualisering af samlet overførsel mellem individuelle celler i Drosophila melanogasterintakt hjernen. Drosophila modeller af HD/polyglutamin (polyQ) sygdomme blev først udviklet næsten to årtier siden^31,32 og har givet mange uvurderlig indsigt i de patogene mekanismer, der ligger bag disse lidelser ³³. HD er en arvelig neurodegenerative lidelse forårsaget af en autosomal dominerende mutation i genet, der koder for proteiner huntingtin (Htt)³⁴. Denne mutation medfører ekspansion af en polyQ strækning nær Htt’s N-terminus ud over en patogene tærskel på ~ 37 glutaminer, forårsager protein misfold og samlede^35,36. Wild-type Htt proteiner der indeholder < 37 glutaminer i denne strækning opnå deres oprindelige fold, men kan være fremkaldt til samlede ved direkte fysisk kontakt med en Htt samlede "frø"^12,27,37. Vi udnytte denne Homotypiske, nukleeret sammenlægning af vildtype Htt som en udlæsning til prion-lignende overførsel og cytoplasmatisk indtastning af mutante Htt aggregater med oprindelse i andre celler.

Bestemmelse af mekanismerne af hvilke prion-lignende aggregater kan rejse mellem celler føre til identifikation af nye terapeutiske mål for uhelbredelige neurodegenerative sygdomme. Vi tage fordel af den hurtige livscyklus, brugervenlighed og genetiske sporbarhed af Drosophila melanogaster at definere molekylære mekanismer for celle til celle spredning af mutante Htt aggregater. Vores eksperimentelle strategi beskæftiger to binære udtryk systemer tilgængelige i Drosophila, den veletablerede Gal4-specifikke opstrøms aktiverende sekvens (Gal4-UAS) system³⁸ og den nyligt udviklede QF-QUAS system³⁹. Kobling disse to uafhængige systemer kan begrænse udtryk for mutant og vildtype Htt transgener til forskellige cellepopulationer inden for den samme flyve⁴⁰. Brug denne fremgangsmåde, undersøge vi prion-lignende spredning af mutant Htt ved at overvåge omfordeling af cytoplasmatisk vildtype Htt fra sin normalt diffuse, opløseligt tilstand til en samlet stat, en direkte konsekvens af fysisk kontakt med en pre-dannet mutant Htt samlede “frø”. Konvertering af vildtype Htt af mutant Htt kan bekræftes ved hjælp af biokemiske eller Biofysisk teknikker, der rapporterer protein-protein interaktioner, såsom fluorescens resonans energi overføre (FRET)^9,27,41 .

Vigtigere er, kan vi også få adgang til et stort antal af genetiske værktøjer i Drosophila at identificere gener og/eller veje, der mægle prion-lignende spredning af protein aggregater. Vi har for nylig brugt denne fremgangsmåde til at afsløre en nøglerolle for celle overflade skyllevæske receptor, Draper^42,43, i at overføre mutante Htt aggregater fra neuronal axoner til nærliggende fagocyterende glia i Drosophila centrale nervesystem (CNS)²⁷. Således, den genetiske og imaging-baserede tilgang, som vi beskriver her kan afsløre vigtige grundlæggende biologiske oplysninger om en sygdom-relevante fænomen i simpel hen til hjælp men kraftfulde model organisme, Drosophila.