La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

DROSOPHILA AS MODEL FOR HUMAN NEURODGENERATIVE DISEASES « Expanded Polyglutamine Protein Forms Nuclear Inclusions and Causes Neural Degeneration in Drosophila.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "DROSOPHILA AS MODEL FOR HUMAN NEURODGENERATIVE DISEASES « Expanded Polyglutamine Protein Forms Nuclear Inclusions and Causes Neural Degeneration in Drosophila."— Transcription de la présentation:

1 DROSOPHILA AS MODEL FOR HUMAN NEURODGENERATIVE DISEASES « Expanded Polyglutamine Protein Forms Nuclear Inclusions and Causes Neural Degeneration in Drosophila » John M. Warrick et al (1998) Cell 93, 939–949 « Genetic Suppression of Polyglutamine Toxicity in Drosophila » Parsa Kazemi-Esfarjani and Seymour Benzer (2000) Science 287 :

2 Maladie dAlzheimer: en France, prévalence de 1 % entre 65 et 69 ans à plus de 15 % au delà des 85 ans nouveaux cas /an de maladie d'Alzheimer dont environ les 2/3 survenant chez des personnes de plus de 79 ans. Estimation 2010: cas. Atrophie cérébrale généralisée progressive présénile entraînant l'apparition d'une démence lentement évolutive avec >Troubles de langage jusquà l aphasie (perte de la parole) >Troubles cognitifs: troubles de mémoire, exécutifs : planification dactions >Agnosie (déficit de la capacité de reconnaissance ) >Apraxie (incapacité à effectuer un mouvement ou une série de mouvements sur consigne, trouble de coordination des mouvements) » > Perte dautonomie progressive (perte capacité à assurer ses besoins quotidiens) Maladie de Huntington :prévalence 3 à 7/ en europe de louest Début tardif : ans ( ans), 6% de moins de 20 ans (transmission paternelle) >Mouvements anormaux involontaires (Mouvements choréoathétosiques: mouvements saccadés, explosifs, imprévisibles), Troubles de la marche : démarche raide, petits pas >Troubles cognitifs: troubles de mémoire et dattention suivis de trouble du langage (dysarthrie) et des gestes >Troubles psychiatriques: dépression (50%); troubles de caractère, psychoses (10%). > Perte dautonomie progressive

3 Maladie de Machado-Joseph (ataxie spinocérébelleuse de type 3,SCA3): Dégénérescence spinocérébelleuse (de la moelle épinière et du cervelet) 3 types sont décrits La forme la plus courante est de Type 2 appelé type ataxique : Troubles de la démarche et ataxie des extrémités se déclarant à la deuxième et la quatrième décennie Ataxie cérébelleuse (manque de coordination fine des mouvements volontaires): Dysarthrie (difficulté à articuler les mots) Mouvements avec une amplitude trop importante (le patient semble être ivre) Impossibilité d'exécuter des mouvements rapides Tremblements des membres d'un seul côté au cours des mouvements volontaires (atteinte de la moitié du cervelet) Syndrome extrapyramidal : Tremblement régulier qui atteint généralement l'extrémité des membres supérieurs. Le tremblement saccentue quand le patient se concentre en particulier en effectuant un calcul mental et disparaît quand le patient effectue des mouvements sous le contrôle de la volonté. Akinésie (lenteur d'initiation des mouvements avec une tendance à l'immobilité ) Clignements des paupières de plus en plus rares associés à une mimique appauvrie. Perte du balancement des bras au moment de la marche qui s'effectue à petits pas. Hypertonie des membres qui donne au patient une attitude fléchie, penchée en avant. Difficultés dans l'exécution des mouvements alternatifs rapides Economie des gestes Ecriture micrographique (lettres minuscules) Paroles exprimées sur le même ton Tremblements de la langue et du visage Ophtalmoparésie (paralysie légère consistant en une diminution des possibilités de contraction des muscles du globe oculaire).

4 Number of common features characterized human neurodegenerative diseases: -Late–onset and progressive neurodegeneration -Dysfunction and loss of specific neurons in the brain -Formation of abnormal protein aggregates intranuclear inclusions : Huntingtons disease and related polyglutamine disorders cytoplasmic inclusions : neurofibrillary tangle of Alzheimers disease, Lewy body of Parkinsons disease. extracellular : amyloid plaque of Alzheimers disease

5 HDHuntingtons Disease DRPLADentatobulbar Muscular Atrophy SCASpinocerebellar Ataxia (also known as MJD : Machado Joseph Disease), SCA 17. SBMASpinobulbar Muscular (also known as Kennedy disease) At least nine human neurodegenerative diseases known as polyglutamine (polyQ) diseases has been defined as CAG repeat expansion within the ORF of the respective genes

6 Why the fly? - Short life span of days, large number of progeny - Small/ simple (non-redundant) genome - High conservation of fundamental biological pathways - 75% of human disease genes have a Drosophila ortholog - Many tools to manipulate gene expression Easy forward and reverse genetic approaches Large scale pharmacological screens possible Fly nervous system: - Anatomy and development of drosphila nervous system characterized - Tools to identify specific neuron subtype available - Measurement of Neuronal function and survival, learning, memory Study of the molecular and cellular mechanisms underlying the disease in transgenic animals

7 SCA3 /MDJ3 ATAXIN 3 (histone binding protein, ubiquitin protease domain) Truncated forms with normal or expansion of polyQ (Q27 and Q78) of the human protein mis-expressed using the UAS –GAL4 system

8 (Loss of integrity nervous system) UAS-MJDtr-Q27 (Contrôle) et UAS-MJDtr-Q78 UASHsp 70 Hemagglutinin (HA) tag (CAG n)12 aa43 aa COOH terminal fragment of Ataxin 3

9 Scanning electron photomicrograph Tangential section The Drosophila compound eye is a complex neural tissue with precise cellular architecture. The adult eye is composed of 800 reiterated subunits called ommatidia.

10 R1 Photoreceptor cell rhabdomere (light-sensing organelle, contain rhodopsin) 8 photoreceptors and 8 non-neural support cells arranged in an invariant pattern.

11 mf antenna eye Third instar eye-antennal imaginal disc, labeled with an antibody which recognizes all the photoreceptor neurons (R1-R8) Cellular differentiation initiates during the middle of the third larval instar stage at the posterior edge of the eye disc and sweeps across in an anterior direction, taking approximately 2 days to traverse the entire field G radient of photoreceptor recruitment and differentiation The morphogenetic furrow (mf) marks the passage of a wave of cellular differentiation posterior anterior

12 FIG 1 Expanded polyglutamine protein causes adult eye degeneration Elav-GAL4 UAS-Q78 (M)/+ 1 day old4 day old Elav-GAL4 UAS-Q27/+ 1 day old7day old gmr-GAL4 UAS-Q78 (W)/+ gmr-GAL4 UAS-Q27/+ Progressive Pigment degeneration Progressive Loss of photoreceptor morphology Neurones du système nerveux central et périphérique durant tout le développement Toutes les cellules de lœil en cours de développement ( cellules photoreceptrices et cellules pigmentaires)

13 UAS-Q78 Weak ModerateStrong UAS-Q27 GMR-GAL4 Pigmentation Structure externe Age: 1 jour Section Frontale Cerveau Dégenerescence cellulaire niveau rétine (r) all cells in the developping eye Eye and brain morphology of flies expressing MDJtrQ78 suggest a late stage loss of photoreceptor integrity GMR-GAL4

14 UAS-Q27 UAS-Q78 Weak ModerateStrong Différenciation séquentielle des omatidies postérieurement au sillon morphogénétique Immunofluorescence sur disque imaginal oeil Protéines MJDtr révélées grâce à lanticorps anti HA MJDtr Q27 cytoplasmique MJDtr Q78 inclusions nucléaires

15 GMR-GAL4 UAS Q27 GMR-GAL4 UAS Q78 (S) anti HA Chromatine anti HA; Membrane nucléaire anti HA ; Chromatine

16 dpp-GAL4/ UAS-Q78(S)dpp-GAL4/ UAS-Q27 dpp-GAL4/ UAS-Q78(S) Anti HA Chromatin Figure 4: NI formation in various Imaginal tissues NI formation but no phenotype >> NI not sufficient to cause degeneration in vivo

17

18 GAL 4 UASHsp 70 hemagglutin (HA)- tag 20 ou 127 CAGs UAS 20Q UAS 127 Q GMR GAL4 Eye specific

19 Target P element: EP Gal4 UAS Hsp ou 127 CAGs

20 HA tag chromatine NI

21

22

23 TPR2 interact with the GTPase–activating protein-related domain (GRD) of Neurofibromin (NF1 gene product) The NF1 GRD accelerates intrinsic activity of Ras-GTPase, resulting an active Ras-GTP to be converted into an inactive GDP form Hypothesis : dTRP2 interaction with the drosophila homolog of NF1 (dNF1) increase Ras-GTP activity >> inhibit the proapoptotichead involution defective (HID) protein enhance the survival of eye cells.

24 dTPR2 and dHdJ1 (HSP40/HdJ1) contain J domain (stimulates ATPase activity of HSP70) Molecular chaperone may play a role in disease progression Nuclear Inclusion immunostain for ubiquitin. May contain misfolded or abnormally folded protein potentially targeted for proteasomal degradation. Nuclear Inclusion immunostain for HSP70.

25 Supression of toxicity : restauration external and internal eye structure by overexpression in MdJDtr-Q78 (A) of : -HSP70 (B) -dHdJ1 (C) -HSP70 + dHdJ1(D) In supressed flies: NI still present and morphology/number/size unchanged Pathogenic protein is SDS-soluble and detected as a monomeric protein by Western immunoblot Hypothesis: - chaperones are modulating the structure of the protein, and this is not visible in the large aggregates - chaperones, by interacting with the disease protein, prevent abnormal interactions with other proteins in the cell that are causal in toxicity - pathogenic disease proteins may cause a slow cellular depletion of chaperone activity leading to the failure of many cellular processes. Bonini (2002) PNAS 99: 16407–16411

26

27

28 + - + GMR -GAL4


Télécharger ppt "DROSOPHILA AS MODEL FOR HUMAN NEURODGENERATIVE DISEASES « Expanded Polyglutamine Protein Forms Nuclear Inclusions and Causes Neural Degeneration in Drosophila."

Présentations similaires


Annonces Google