Prion hypotesen uttaler at smittsomme agent ansvarlig for smittsomme kugalskap Anne encephalopathies (f.eksCreutzfeldt – Jakob sykdom hos mennesker, Skrapesyke sauer, kronisk herjer sykdom i hjort og elg og “kugalskap” i storfe ) utelukkende består av protein og blottet for nukleinsyrer¹. Prionsykdommer inneholder mobilnettet prion protein (PrP^C) en ikke-native, stabil fold (PrP^Sc) som er svært beta ark-rik og kan selv reprodusere ved konvertering og rekruttere monomerisk PrP^C molekyler i stabil amyloid samler. PrP^Sc aggregater bruke denne selvreproduserende mekanismen for å spre mellom forskjellige cellene i en organisme og mellom individuelle organismer².

Protein misfolding og aggregering er også en sentral funksjon for de fleste nevrodegenerative sykdommer (Alzheimers sykdom (AD), Parkinsons sykdom (PD), Huntingtons sykdom (HD) og amyotrofisk lateral sklerose (ALS))³. Dannelsen av intra – eller ekstra cellular aggregert protein samlinger i disse sykdommene er nært forbundet med cytotoksisitet⁴ og fortsetter langs svært reproduserbare og sykdom-spesifikke stier gjennom hjernen over tid^{5, 6}. disse mønstrene spredningen foreslår at sykdomsfremkallende aggregater knyttet disse lidelser har prion-lignende egenskaper. Sterk støtte finnes nå prion som overføring av aggregater forbundet med Annonsen, PD, HD og ALS – de spredte seg fra celle til celle og mal conformational endringen av monomerisk samme protein i tidligere upåvirket celler^{7, 8}.

Fleste studier undersøker prion som spredning av protein aggregater hittil har utført med pattedyr celle kultur modeller, der aggregater overføring i cytoplasma naiv celler fra ekstracellulære plass eller fra en annen celle cytoplasma^{9,10,11,12,13,14,15}, eller injisere samlet inneholder materiale i musen hjerner og overvåking samle utseende utenfor de injeksjon område^{16,17,18,19,20,21,22, 23}. mer nylig transgene dyrene har blitt brukt til å demonstrere at intracellulær aggregater spre seg til andre celler i intakt hjerner^{24,25,26,27, 28,29,30}. Her beskriver vi en metode for direkte visualisering av samlet overføring mellom enkeltceller i Drosophila melanogasterintakt hjerne. Drosophila modeller av HD/polyglutamine (polyQ) sykdommer ble først utviklet nesten to tiår siden^31,32 og har gitt mange uvurderlig innsikt i de patogene mekanismene som ligger til grunn for disse lidelser ³³. HD er en arvelig nevrodegenerativ lidelse forårsaket av en autosomal dominant mutasjon i genet som koder for protein huntingtin (Htt)³⁴. Denne mutasjonen resulterer i utvidelsen av polyQ strekk nær Htt’s N-terminus utover en sykdomsfremkallende terskel for ~ 37 glutamines, forårsaker protein misfold og samlet^35,36. Vill-type Htt proteiner som inneholder < 37 glutamines i denne strekningen oppnå sin opprinnelige fold, men kan induserte å samle på direkte fysisk kontakt med en Htt samlet "frø"^12,27,37. Vi utnytte denne homotypic, kjerne samling av vill-type Htt som en avlesning for prion-lignende overføring og cytoplasmatiske oppføring av mutant Htt aggregater opprinnelse i andre celler.

Bestemme mekanismer av hvilke prion som aggregater kan reise mellom celler føre til identifisering av romanen terapeutiske mål for uhelbredelig nevrodegenerative sykdommer. Vi tar nytte av rask levetid, brukervennlighet og genetisk tractability av Drosophila melanogaster definere molekylære mekanismer for celle til celle spredning av mutant Htt aggregater. Vår eksperimentelle strategi benytter to binære uttrykk systemer tilgjengelig i Drosophila, den veletablerte Gal4-spesifikke oppstrøms aktivering sekvens (Gal4-UAS) systemet³⁸ og den nylig utviklet QF-QUAS systemet³⁹. Koble disse to uavhengige systemene kan begrense uttrykk for mutant og vill-type Htt effekter av transgener til ulike celle populasjoner i samme fly⁴⁰. Bruker denne tilnærmingen, undersøke vi prion som spredning av mutant Htt ved å overvåke videreformidling av cytoplasmatiske vill-type Htt fra tilstanden vanligvis diffus, løselig til en samlet stat, en direkte konsekvens av fysisk kontakt med en pre-formet mutant Htt samlet “frø”. Konvertering av vill-type Htt av mutant Htt kan bekreftes med biokjemiske eller Biofysiske teknikker som rapporterer protein-protein interaksjoner, for eksempel fluorescens resonans energi overføring (bånd)^9,27,41 .

Viktigere, får vi også en rekke genetisk verktøy i Drosophila å identifisere gener og/eller veier som megle prion som spredning av protein aggregat. Vi har nylig brukt denne tilnærmingen for å avsløre en nøkkelrolle for cellen overflaten scavenger receptor, Draper^42,43, overføre mutant Htt aggregater fra neuronal axons til nærliggende phagocytic glia i Drosophila sentrale nervesystemet (CNS)²⁷. Dermed kan den genetiske og bildebehandling-tilnærmingen som vi beskriver her avsløre viktig grunnleggende biologisk informasjon om en sykdom relevante fenomen i enkel-å-bruk men kraftig modell organisme, Drosophila.