Prion hypotesen anges att smittämnet ansvarar för de transmissibel spongiform encefalopati (t.ex., Creutzfeldt – Jakobs sjukdom hos människor, skrapie hos får, kroniskt avmagrade sjukdom i hjort och älg och ”galna kosjukan” hos nötkreatur ) endast består av protein och saknar nukleinsyror¹. I prionsjukdomar, cellulära prionproteinet (PrP^C) utgår från en främmande, stabil vik (PrP^Sc) som är mycket beta ark-rika och kan själv propagera genom att konvertera och rekrytera monomer PrP^C molekyler till stabil amyloid aggregat. PrP^Sc aggregat använder denna självreplikerande mekanism för att sprida sig mellan olika celler i en organism och även mellan enskilda organismer².

Protein Skellefteåsjukan och aggregering är också ett centralt inslag i de flesta neurodegenerativa sjukdomar (Alzheimers sjukdom (AD), Parkinsons sjukdom (PD), Huntingtons sjukdom (HD) och amyotrofisk lateralskleros (ALS))³. Bildandet av intra – eller extra – celler aggregerade protein församlingar i dessa sjukdomar är nära förknippad med cytotoxicitet⁴ och fortskrider mycket reproducerbara och sjukdomsspecifika vägar genom hjärnan över tid^{5, 6}. dessa mönster sprids föreslår att patogena aggregat samband med dessa sjukdomar har prion-liknande egenskaper. Nu finns starka stöd för prion-liknande överföring av aggregat associerade med AD, PD, HD och ALS – de sprida sig från cell till cell och mall conformationaländring monomer former av samma protein i tidigare opåverkade celler^{7, 8}.

Majoriteten av studier som undersöker prion-liknande spridningen av protein aggregat hittills har utförts med däggdjursceller kultur modeller, där aggregat transfer i cytoplasman i naiva celler från extracellulära eller från en annan cell cytoplasman^{9,10,11,12,13,14,15}, eller genom att injicera aggregat-innehållande material i mus hjärnor och övervakning aggregera utseende utanför injektion webbplats^{16,17,18,19,20,21,22, 23}. mer nyligen, transgena djur har använts för att demonstrera att intracellulära aggregat sprids till andra celler inom intakt hjärnor^{24,25,26,27, 28,29,30}. Här, beskriver vi en metod för direkt visualisering av aggregerade överföring mellan enskilda celler i intakt hjärnan på Drosophila melanogaster. Drosophila modeller av HD/polyglutamine (polyQ) sjukdomar utvecklades först nästan två decennier sedan^31,32 och har gett många ovärderliga insikter i de patogena mekanismerna som ligger bakom dessa sjukdomar ³³. HD är en ärftlig neurodegenerativ sjukdom orsakas av en autosomal dominerande mutationen i genen som kodar för proteinet huntingtin (Htt)³⁴. Denna mutation resulterar i expansion av en polyQ sträcka nära Htt’s N-terminalen över en patogena tröskel av ~ 37 glutaminer, orsakar proteinet till misfold och samlade^35,36. Vildtyp Htt proteiner som innehåller < 37 glutaminer i denna sträcka uppnå sina infödda vika, men kan förmås att aggregera vid direkt fysisk kontakt med en Htt sammanlagda ”frö”^12,27,37. Vi utnyttjar denna homotypic, kärnförsedda sammanläggning av vildtyp Htt som en avläsning för prion-liknande överföring och cytoplasmiska tillträdeet av muterade Htt aggregat med ursprung i andra celler.

Att bestämma mekanismerna genom vilka prion-liknande aggregat kan resor mellan celler leda till identifiering av nya terapeutiska mål för obotliga neurodegenerativa sjukdomar. Vi tar fördel av snabba livscykel, användarvänlighet, och genetiska tractability av Drosophila melanogaster att definiera molekylära mekanismer för cell till cell spridning av muterade Htt aggregat. Vår experimentella strategi sysselsätter två system för binärt uttryck i Drosophila, den väletablerade Gal4-specifika uppströms aktiverande sekvens (Gal4-UAS) system³⁸ och den nyligen utvecklade QF-QUAS system³⁹. Dessa två oberoende kopplingssystem kan begränsa uttrycket av muterade och vildtyp Htt transgener till distinkta cellpopulationer inom samma flyga⁴⁰. Använder denna metod kan undersöka vi prion-liknande fördelning av mutant Htt genom att övervaka omfördelning av cytoplasmisk vildtyp Htt från normalt diffusa, lösligt tillstånd till en aggregerad stat, en direkt följd av fysisk kontakt med en förformad mutant Htt sammanlagda ”frö”. Konvertering av vildtyp Htt av mutant Htt kan bekräftas använder biokemisk eller biofysiska tekniker som rapportera protein-protein interaktioner, såsom fluorescens resonans energi överföring (bandet)^9,27,41 .

Ännu viktigare, vi kan också komma åt ett stort antal genetiska verktyg i Drosophila att identifiera gener och/eller vägar som förmedlar prion-liknande spridningen av protein aggregat. Vi har nyligen använt denna metod för att avslöja en nyckelroll för cell surface gatsopare receptorn, Draper^42,43i överföra muterat Htt aggregat från nervcellernas axoner till närliggande fagocytos glia i Drosophila centrala nervsystemet (CNS)²⁷. Således kan den genetiska – och imaging-baserade strategi som vi beskriver här avslöja viktig grundläggande biologisk information om en sjukdom-relevanta fenomen i den enkel att använda men kraftfull modellorganism, Drosophila.