Wachstums-Assays zur Beurteilung Polyglutamin Toxizität in Hefe
Summary
Dieses Manuskript beschreibt drei sich ergänzenden Protokolle zur Beurteilung der Toxizität von Polyglutamin (Polyglutamindomänen)-Expansion Proteinen in der Hefe<em> Saccharomyces cerevisiae</em>. Diese Protokolle können einfach modifiziert, um die Toxizität von anderen fehlgefaltete Proteine in Hefe zu überwachen.
Abstract
Fehlfaltung mit vielen Krankheiten, insbesondere neurodegenerativer Erkrankungen, wie Alzheimer-Krankheit, Parkinson-Krankheit und Huntington-Krankheit 1 zugeordnet ist. Huntington-Krankheit (HD) durch die anormalen Entwicklung eines Polyglutamin (Polyglutamindomänen) Bereich innerhalb des Proteins Huntingtin verursacht. Die Polyglutamindomänen-expanded Huntingtin-Protein erreicht eine anomale Konformation (dh es misfolds) und verursacht zelluläre Toxizität 2. Mindestens acht weiteren neurodegenerativen Krankheiten werden durch Polyglutamindomänen-Erweiterungen, einschließlich der Spinozerebelläre Ataxien und Kennedy-Syndrom 3 verursacht.
Der Modellorganismus Hefe hat wesentliche Einblicke in die zellulären und molekularen Grundlagen der Polyglutamindomänen-Toxizität erleichtert, einschließlich der Auswirkungen von intra-und inter-molekularen Faktoren der Polyglutamindomänen-Toxizität und die Identifizierung von zellulären Signalwegen, die in Zellen beeinträchtigt sind Ausdruck Polyglutamindomänen-Expansion Proteine 8.3. Wichtigly, wurden viele Aspekte der Polyglutamindomänen-Toxizität, die in der Hefe gefunden wurden, in anderen experimentellen Systemen und in gewissem Maße in Proben von HD-Patienten reproduziert und bewiesen damit, die Bedeutung des Hefe-Modell für die Entdeckung der grundlegenden Mechanismen zugrunde Polyglutamindomänen-Toxizität.
Eine direkte und relativ einfachen Weg, um Polyglutamindomänen-Toxizität in Hefe zu bestimmen ist, um das Wachstum von Hefe-Defekte Zellen, die Proteine Polyglutamindomänen-Expansion zu messen. Dieses Manuskript beschreibt drei komplementäre experimentelle Ansätze zur Polyglutamindomänen-Toxizität in Hefe durch Messung bestimmen das Wachstum von Hefe-Zellen, die Proteine Polyglutamindomänen-Expansion. Die ersten zwei experimentelle Ansätze verfolgen das Wachstum der Hefe auf Tellern, überwacht der dritte Ansatz, das Wachstum von flüssigen Hefekulturen mit dem BioscreenC Instrument.
Darüber hinaus beschreibt diese Handschrift experimentellen Schwierigkeiten, die auftreten beim Umgang mit Hefe Polyglutamindomänen Modelle können und skizziert Strategien, die helfen, oder zu vermeiden wirddiese Schwierigkeiten zu minimieren. Die Protokolle können die hier beschriebenen zu identifizieren und zu genetischen Wegen und kleinen Molekülen, die Polyglutamindomänen-Toxizität modulieren zu charakterisieren. Darüber hinaus können die beschriebenen Assays als Template für eine genaue Analyse der Toxizität von anderen Krankheit assoziierte fehlgefaltete Proteine in Hefe verursacht Modelle dienen.
Protocol
Discussion
Dieses Manuskript beschreibt drei sich ergänzende experimentelle Ansätze zu Polyglutamindomänen-Toxizität in der Modell-Organismus Hefe zu vermindertem Wachstum von Hefe-Zellen, die toxische Polyglutamindomänen-Erweiterung der Basis von Proteinen zu messen. Work in Hefe hat tiefe Einblicke in die grundlegenden zellulären und molekularen Mechanismen der Fehlfaltung und dessen entsprechend Toxizität, einschließlich der Fehlfaltung und Toxizität von Polyglutamindomänen-Erweiterung Proteine 9,11,12</sup…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Arbeit im Labor Duennwald wird durch Zuschüsse aus dem American Federation für Alternsforschung (Afar), der Erbkrankheit Stiftung (HDF) und der William Wood-Stiftung unterstützt.
Materials
| Name of instrument | Company | Catalogue number |
| Frogger (6×8 pins) | V&P Scientific, San Diego | VP 407 AH |
| BioscreenC | Growthcurves USA | 5101370 |
| 100-well Honeycomb plates | Growthcurves USA | 9602550 |
References
- Soto, C., Estrada, L. D. Protein misfolding and neurodegeneration. Arch. Neurol. 65, 184-189 (2008).
- Ross, C. A., Tabrizi, S. J. Huntington’s disease: from molecular pathogenesis to clinical treatment. Lancet Neurol. 10, 83-98 (2011).
- Zoghbi, H. Y., Orr, H. T. Glutamine repeats and neurodegeneration. Annu. Rev. Neurosci. 23, 217-247 (2000).
- Meriin, A. B. Endocytosis machinery is involved in aggregation of proteins with expanded polyglutamine domains. FASEB J. 21, 1915-1925 (2007).
- Giorgini, F., Guidetti, P., Nguyen, Q., Bennett, C. S., Muchowski, P. J. A genomic screen in yeast implicates kynurenine 3-monooxygenase as a therapeutic target for Huntington disease. Nat. Genet. 37, 526-5231 (2005).
- Duennwald, M. L., Lindquist, S. Impaired ERAD and ER stress are early and specific events in polyglutamine toxicity. Genes Dev. 22, 3308-3319 (2008).
- Duennwald, M. L., Jagadish, S., Muchowski, P. J., Lindquist, S. Flanking sequences profoundly alter polyglutamine toxicity in yeast. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 11045-1150 (2006).
- Duennwald, M. L., Jagadish, S., Giorgini, F., Muchowski, P. J., Lindquist, S. A network of protein interactions determines polyglutamine toxicity. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 11051-116 (2006).
- Meriin, A. B. Huntington toxicity in yeast model depends on polyglutamine aggregation mediated by a prion-like protein Rnq1. J. Cell. Biol. 157, 997-1004 (2002).
- Murakami, C., Kaeberlein, M. Quantifying Yeast Chronological Life Span by Outgrowth of Aged Cells. J. Vis. Exp. (27), e1156-e1156 (2009).
- Gitler, A. D. Beer and bread to brains and beyond: can yeast cells teach us about neurodegenerative disease. Neurosignals. 16, 52-62 (2008).
- Giorgini, F., Muchowski, P. J. Screening for genetic modifiers of amyloid toxicity in yeast. Methods Enzymol. 412, 201-222 (2006).
- Ehrnhoefer, D. E. Green tea (-)-epigallocatechin-gallate modulates early events in huntingtin misfolding and reduces toxicity in Huntington’s disease models. Hum. Mol. Genet. 15, 2743-2751 (2006).
- Cashikar, A. G., Duennwald, M., Lindquist, S. L. A chaperone pathway in protein disaggregation. Hsp26 alters the nature of protein aggregates to facilitate reactivation by Hsp104. J. Biol. Chem. 280, 23869-2375 (2005).
