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VCP suppresses proteopathic seeding in neurons

Zhu, Jiang und Pittman, Sara und Dhavale, Dhruva und French, Rachel und Patterson, Jessica N. und Kaleelurrrahuman, Mohamed Salman und Sun, Yuanzi und Vaquer-Alicea, Jaime und Maggiore, Gianna und Clemen, Christoph S. und Buscher, William J. und Bieschke, Jan und Kotzbauer, Paul und Ayala, Yuna und Diamond, Marc I. und Davis, Albert A. und Weihl, Conrad (2022) VCP suppresses proteopathic seeding in neurons. Molecular Neurodegeneration, 17 (1), Seite 30. Springer Nature. doi: 10.1186/s13024-022-00532-0. ISSN 1750-1326.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
7MB

Offizielle URL: https://molecularneurodegeneration.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13024-022-00532-0

Kurzfassung

Background: Neuronal uptake and subsequent spread of proteopathic seeds, such as alphaS (alpha-synuclein), Tau, and TDP-43, contribute to neurodegeneration. The cellular machinery participating in this process is poorly understood. One proteinopathy called multisystem proteinopathy (MSP) is associated with dominant mutations in Valosin Containing Protein (VCP). MSP patients have muscle and neuronal degeneration characterized by aggregate pathology that can include alphaS, Tau and TDP-43. Methods: We performed a fluorescent cell sorting based genome-wide CRISPR-Cas9 screen in alphaS biosensors. alphaS and TDP-43 seeding activity under varied conditions was assessed using FRET/Flow biosensor cells or immuno fluorescence for phosphorylated alphaS or TDP-43 in primary cultured neurons. We analyzed in vivo seeding activity by immunostaining for phosphorylated alphaS following intrastriatal injection of alphaS seeds in control or VCP disease mutation carrying mice. Results: One hundred fifty-four genes were identified as suppressors of alphaS seeding. One suppressor, VCP when chemically or genetically inhibited increased alphaS seeding in cells and neurons. This was not due to an increase in alphaS uptake or alphaS protein levels. MSP-VCP mutation expression increased alphaS seeding in cells and neurons. Intrastriatal injection of alphaS preformed fibrils (PFF) into VCP-MSP mutation carrying mice increased phospho alphaS expression as compared to control mice. Cells stably expressing fluorescently tagged TDP-43 C-terminal fragment FRET pairs (TDP-43 biosensors) generate FRET when seeded with TDP-43 PFF but not monomeric TDP-43. VCP inhibition or MSP-VCP mutant expression increases TDP-43 seeding in TDP-43 biosensors. Similarly, treatment of neurons with TDP-43 PFFs generates high molecular weight insoluble phosphorylated TDP-43 after 5days. This TDP-43 seed dependent increase in phosphorylated TDP-43 is further augmented in MSP-VCP mutant expressing neurons. Conclusion: Using an unbiased screen, we identified the multifunctional AAA ATPase VCP as a suppressor of alphaS and TDP-43 aggregate seeding in cells and neurons. VCP facilitates the clearance of damaged lysosomes via lysophagy. We propose that VCPs surveillance of permeabilized endosomes may protect against the proteopathic spread of pathogenic protein aggregates. The spread of distinct aggregate species may dictate the pleiotropic phenotypes and pathologies in VCP associated MSP.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/190170/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:VCP suppresses proteopathic seeding in neurons
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Zhu, JiangWashington University School of Medicine, Department of Neurology, Hope Center for Neurological Diseases, St Louis, MO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pittman, SaraWashington University School of Medicine, Department of Neurology, Hope Center for Neurological Diseases, St Louis, MO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dhavale, DhruvaWashington University School of Medicine, Department of Neurology, Hope Center for Neurological Diseases, St Louis, MO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
French, RachelSaint Louis University School of Medicine, Edward A. Doisy Department of Biochemistry and Molecular Biology, St Louis, MO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Patterson, Jessica N.Washington University School of Medicine, Department of Neurology, Hope Center for Neurological Diseases, St Louis, MO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kaleelurrrahuman, Mohamed SalmanWashington University School of Medicine, Department of Neurology, Hope Center for Neurological Diseases, St Louis, MO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sun, YuanziUniversity College London, UCL Institute of Prion Diseases, Medical Research Council Prion Unit, London, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vaquer-Alicea, JaimeUniversity of Texas Southwestern Medical Center, Peter O Donnell Jr. Brain Institute, Center for Alzheimers and Neurodegenerative Diseases, Dallas, TX, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Maggiore, GiannaUniversity of Texas Southwestern Medical Center, Peter O Donnell Jr. Brain Institute, Center for Alzheimers and Neurodegenerative Diseases, Dallas, TX, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Clemen, Christoph S.German Aerospace Center (DLR), Institute of Aerospace Medicine, 51147 Cologne, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-1291-4219NICHT SPEZIFIZIERT
Buscher, William J.Washington University School of Medicine, Department of Genetics, St Louis, MO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bieschke, JanUniversity College London, UCL Institute of Prion Diseases, Medical Research Council Prion Unit, London, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kotzbauer, PaulWashington University School of Medicine, Department of Neurology, Hope Center for Neurological Diseases, St Louis, MO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ayala, YunaSaint Louis University School of Medicine, Edward A. Doisy Department of Biochemistry and Molecular Biology, St Louis, MO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Diamond, Marc I.University of Texas Southwestern Medical Center, Peter O Donnell Jr. Brain Institute, Center for Alzheimers and Neurodegenerative Diseases, Dallas, TX, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Davis, Albert A.Washington University School of Medicine, Department of Neurology, Hope Center for Neurological Diseases, St Louis, MO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Weihl, ConradWashington University School of Medicine, Department of Neurology, Hope Center for Neurological Diseases, St Louis, MO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:12 April 2022
Erschienen in:Molecular Neurodegeneration
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:17
DOI:10.1186/s13024-022-00532-0
Seitenbereich:Seite 30
Verlag:Springer Nature
ISSN:1750-1326
Status:veröffentlicht
Stichwörter:CRISPR screen, Seeding, Alpha-synuclein, TDP-43, Frontotemporal dementia, VCP, Valosin, neurons
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Muskelmechanik und Metabolismus
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Gravitationsbiologie
Hinterlegt von: Chiodo, Annette
Hinterlegt am:17 Nov 2022 09:36
Letzte Änderung:25 Nov 2022 13:07

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