two-photon-based-photoactivation-in-live-zebrafish-embryos

Two-Photon-Based Photoactivation in Live Zebrafish Embryos

Photoactivation of target compounds in a living organism has proven a valuable approach to investigate various biological processes such as embryonic ...

The mechanism controlling the development of dopaminergic (DA) and serotonergic (5HT) neurons in vertebrates is not well understood. Here we characterized a zebrafish mutant--too few (tof)--that develops hindbrain 5HT and noradrenergic neurons, but does not develop hypothalamic DA and 5HT neurons. tof encodes a forebrain-specific zinc finger transcription repressor that is homologous to the mammalian Fezl (forebrain embryonic zinc finger-like protein). Mosaic and co-staining analyses showed that fezl was not expressed in DA or 5HT neurons and instead controlled development of these neurons non-cell-autonomously. Both the eh1-related repressor motif and the second zinc finger domain were necessary for tof function. Our results indicate that tof/fezl is a key component in regulating the development of monoaminergic neurons in the vertebrate brain.

Zinc finger protein too few controls the development of monoaminergic neurons.

Zinkfingerprotein zu wenige steuert die Entwicklung der monoaminerge Neuronen.

The role of microglia in the removal of amyloid deposits after systemically administered anti-Abeta antibodies remains unclear. In the current study, we injected Tg2576 APP transgenic mice weekly with an anti-Abeta antibody for 1, 2, or 3 months such that all mice were 22 months at the end of the study. In mice immunized for 3 months, we found an improvement in alternation performance in the Y maze. Histologically, we were able to detect mouse IgG bound to congophilic amyloid deposits in those mice treated with the anti-Abeta antibody but not in those treated with a control antibody. We found that Fcgamma receptor expression on microglia was increased after 1 month of treatment, whereas CD45 was increased after 2 months of treatment. Associated with these microglial changes was a reduction in both diffuse and compact amyloid deposits after 2 months of treatment. Interestingly, the microglia markers were reduced to control levels after 3 months of treatment, whereas amyloid levels remained reduced. Serum Abeta levels and anti-Abeta antibody levels were elevated to similar levels at all three survival times in mice given anti-Abeta injections rather than control antibody injections. These data show that the antibody is able to enter the brain and bind to the amyloid deposits, likely opsonizing the Abeta and resulting in Fcgamma receptor-mediated phagocytosis. Together with our earlier work, our data argue that all proposed mechanisms of anti-Abeta antibody-mediated amyloid removal can be simultaneously active.

Passive amyloid immunotherapy clears amyloid and transiently activates microglia in a transgenic mouse model of amyloid deposition.

Passive Immuntherapie l&#xF6;scht Amyloid Amyloid und transient aktiviert Mikroglia in einem transgenen Mausmodell des Amyloid-Ablagerung.

In the developing hypothalamus, a variety of neurons are generated adjacent to each other in a highly coordinated, but poorly understood process. A critical question that remains unanswered is how coordinated development of multiple neuronal types is achieved in this relatively narrow anatomical region. We focus on dopaminergic (DA) and oxytocinergic (OT) neurons as a paradigm for development of two prominent hypothalamic cell types. We report that the development of DA and OT-like neurons in the zebrafish is orchestrated by two novel pathways that regulate the expression of the homeodomain-containing protein Orthopedia (Otp), a key determinant of hypothalamic neural differentiation. Genetic analysis showed that the G-protein-coupled receptor PAC1 and the zinc finger-containing transcription factor Fezl act upstream to Otp. In vivo and in vitro experiments demonstrated that Fezl and PAC1 regulate Otp at the transcriptional and the post-transcriptional levels, respectively. Our data reveal a new genetic network controlling the specification of hypothalamic neurons in vertebrates, and places Otp as a critical determinant underlying Fezl- and PAC1-mediated differentiation.

Specification of hypothalamic neurons by dual regulation of the homeodomain protein Orthopedia.

Eine Vielzahl von Neuronen werden in den Entwicklungsl&auml;ndern Hypothalamus nebeneinander in eine gut koordinierte, aber schlecht verstandenen Prozess generiert. Eine wichtige Frage, die unbeantwortet bleibt ist wie koordinierte Entwicklung mehrerer neuronale Arten wird in diesem relativ engen anatomischen Region erreicht. Wir fokussieren auf dopaminergen (DA) und Oxytocinergic (OT) Neuronen als Paradigma f&uuml;r die Entwicklung von zwei prominenten hypothalamischen Zelltypen. Wir berichten, dass die Entwicklung DA und OT-wie Neuronen in der Zebrafisch durch zwei neuartige Wege inszeniert ist, die den Ausdruck des Proteins Hom&ouml;odom&auml;ne-haltigen Orthopedia (Otp), ein Schl&uuml;sselelement der hypothalamischen neuronale Differenzierung regulieren. Genetische Analyse zeigte, dass die G-Protein-gekoppelter Rezeptor PAC1 und Zink Finger-haltigen Transkriptionsfaktors Fezl stromaufw&auml;rts zu Otp handeln. In-vivo und in vitro-Experimente zeigten, dass Fezl und PAC1 Otp auf die transkriptionelle und den Posttranskriptionale Ebenen bzw. regulieren. Unsere Daten zeigen ein neues genetisches Netzwerk steuern die Spezifikation der hypothalamischen Neuronen in Wirbeltieren und Orten Otp als eine wichtige Determinante zugrunde liegenden Fezl - und PAC1-vermittelter Differenzierung.

Spezifikation der hypothalamischen Neuronen durch dual-Verordnung des Proteins Hom&ouml;odom&auml;ne Orthopedia.

We have explored the effects of robust neural plate patterning signals, such as canonical Wnt, on the differentiation and configuration of neuronal subtypes in the zebrafish diencephalon at single-cell resolution. Surprisingly, perturbation of Wnt signaling did not have an overall effect on the specification of diencephalic fates, but selectively affected the number of dopaminergic (DA) neurons. We identified the DA progenitor zone in the diencephalic anlage of the neural plate using a two-photon-based uncaging method and showed that the number of non-DA neurons derived from this progenitor zone is not altered by Wnt attenuation. Using birthdating analysis, we determined the timing of the last cell division of DA progenitors and revealed that the change in DA cell number following Wnt inhibition is not due to changes in cell cycle exit kinetics. Conditional inhibition of Wnt and of cell proliferation demonstrated that Wnt restricts the number of DA progenitors during a window of plasticity, which occurs at primary neurogenesis. Finally, we demonstrated that Wnt8b is a modulator of DA cell number that acts through the Fz8a (Fzd8a) receptor and its downstream effector Lef1, and which requires the activity of the Fezl (Fezf2) transcription factor for this process. Our data show that the differential response of distinct neuronal populations to the Wnt signal is not a simple interpretation of their relative anteroposterior position. This study also shows, for the first time, that diencephalic DA population size is modulated inside the neural plate much earlier than expected, concomitant with Wnt-mediated regional patterning events.

Dopaminergic neuronal cluster size is determined during early forebrain patterning.

Wir haben die Auswirkungen der robuste neurale Platte Musterung Signale, z. B. kanonischer Wnt, auf die Differenzierung und die Konfiguration von neuronalen Untertypen in der Zebrafisch-Zwischenhirn bei einzelligen Aufl&ouml;sung untersucht. &Uuml;berraschenderweise St&ouml;rung Wnt signalisieren haben keine ausgleichende Wirkung auf die Spezifikation der Dienzephalisches Schicksale, aber gezielt beeinflusst die Anzahl der (DA) dopaminergen Neuronen. Wir DA Stammvater Zone in der Dienzephalisches Anlage der Neural-Platte mit einer zwei-Photonen-basierte uncaging Methode erkannt und zeigte, dass die Zahl der nicht-DA Neuronen abgeleitet aus dieser Zone Vorl&auml;uferzellen von Wnt D&auml;mpfung nicht ge&auml;ndert werden kann. Birthdating Analyse verwenden, wir bestimmt den Zeitpunkt der letzten Zellteilung DA Vorreiter und zeigte, dass die Ver&auml;nderung DA Zelle Nummer folgenden Wnt Hemmung nicht aufgrund von &Auml;nderungen an der Ausfahrt Zellzykluskinetik. Bedingte Hemmung des Wnt und der Zellproliferation gezeigt, dass Wnt die Anzahl der DA Vorl&auml;uferzellen w&auml;hrend ein Fenster der Plastizit&auml;t, beschr&auml;nkt, die am prim&auml;ren Neurogenese auftritt. Schlie&szlig;lich wir bewiesen, dass Wnt8b ein Modulator der DA-Zellen-Zahl ist, die durch die Fz8a wirkt (Fzd8a) Rezeptor und seine nachgeschaltete Effektor Lef1 und denen die Aktivit&auml;t der Transkription Fezl (Fezf2) erfordert Faktor f&uuml;r diesen Prozess. Unsere Daten zeigen, dass die differenzielle Reaktion der unterschiedlichen neuronalen Populationen zum Wnt Signal keine einfache Erkl&auml;rung f&uuml;r ihre relative anteroposterioren-Position. Diese Studie zeigt auch, zum ersten Mal, das Dienzephalisches DA Bev&ouml;lkerungsgr&ouml;&szlig;e viel fr&uuml;her als erwartet, innerhalb der Neural-Platte moduliert ist damit einhergehende mit regionalen Musterung Wnt-vermittelten Veranstaltungen.

Dopaminergen neuronale Clustergr&ouml;&szlig;e wird w&auml;hrend der fr&uuml;hen Stirnhirn Musterung festgelegt.

The initiation of puberty and the functioning of the reproductive system depend on proper development of the hypophysiotropic gonadotropin-releasing hormone (GnRH) system. One critical step in this process is the embryonic migration of GnRH neurons from the olfactory area to the hypothalamus. Using a transgenic zebrafish model, Tg(gnrh3:EGFP), in which GnRH3 neurons and axons are fluorescently labeled, we investigated whether zebrafish NELF is essential for the development of GnRH3 neurons. The zebrafish nelf cDNA was cloned and characterized. During embryonic development, nelf is expressed in GnRH3 neurons and in target sites of GnRH3 projections and perikarya, before the initiation of their migration. Nelf knockdown resulted in a disruption of the GnRH3 system which included absence or misguiding of GnRH3 axonal outgrowth and incorrect or arrested migration of GnRH3 perikarya. These results suggest that Nelf is an important factor in the developmental migration and projection of GnRH3 neurons in zebrafish.

Nasal embryonic LHRH factor plays a role in the developmental migration and projection of gonadotropin-releasing hormone 3 neurons in zebrafish.

Die Einleitung der Pubert&auml;t und das Funktionieren des reproduktiven Systems h&auml;ngen ordnungsgem&auml;&szlig;e Entwicklung des Gonadotropin - Releasing-Hormon (GnRH) Hypophysiotropic. Ein entscheidender Schritt in diesem Prozess ist die embryonale Migration der Gonadoliberin-Neuronen aus dem olfaktorischen Bereich an den Hypothalamus. Mit einem transgenen Zebrafisch-Modell, Tg(gnrh3:EGFP), in welche GnRH3 Neuronen und Axone Leuchtstoff beschriftet sind, untersucht wir, ob Zebrafisch NELF wesentlich f&uuml;r die Entwicklung der GnRH3 Neuronen ist. Das Zebrafish Nelf cDNA wurde geklont und charakterisiert. W&auml;hrend der Embryonalentwicklung wird Nelf in GnRH3 Neuronen und Ziel-Sites der GnRH3 Prognosen und Perikarya, vor der Einleitung von ihrer Wanderung ausgedr&uuml;ckt. NELF Niederschlag f&uuml;hrte zu einer Unterbrechung des GnRH3 Systems, die Abwesenheit enthalten oder Oberaufseher der GnRH3 axonale Auswuchs und falsche oder verhafteten Migration von GnRH3 Perikarya. Diese Ergebnisse legen nahe, dass Nelf ein wichtiger Faktor in der Entwicklungsbiologie Migration und Projektion der GnRH3 Neuronen im Zebrafisch ist.

Nasale embryonalen LHRH-Faktor spielt eine Rolle in der Entwicklungsbiologie Migration und Projektion des Gonadotropin - Releasing-Hormon 3 Neuronen im Zebrafisch.

Neural factors are expressed in neural progenitors and regulate neurogenesis and gliogenesis. Recent studies suggested that these factors are also involved in determining specific neuronal fates by regulating the expression of their target genes, thereby creating transcriptional codes for neuronal subtype specification. In the present study, we show that in the zebrafish the neural gene Olig2 and the transcriptional regulator Sim1 are co-expressed in a subset of diencephalic progenitors destined towards the dopaminergic (DA) neuronal fate. While sim1 mRNA is also detected in mature DA neurons, the expression of olig2 is extinguished prior to terminal DA differentiation. Loss of function of either Olig2 or Sim1 leads to impaired DA development. Finally, Olig2 regulates the expression of Sim1 and gain of function of Sim1 rescues the deficits in DA differentiation caused by targeted knockdown of Olig2. Our findings demonstrate for the first time that commitment of basal diencephalic DA neurons is regulated by the combined action of the neural protein Olig2 and its downstream neuronal specific effector Sim1.

Neural protein Olig2 acts upstream of the transcriptional regulator Sim1 to specify diencephalic dopaminergic neurons.

Neuronale Faktoren werden in neuronalen Vorl&auml;uferzellen ausgedr&uuml;ckt und Neurogenese und Gliogenesis zu regulieren. J&uuml;ngste Studien gezeigt, dass diese Faktoren auch f&uuml;r die Ermittlung von spezifischen neuronalen Schicksale durch Regulierung des Ausdrucks ihrer Zielgene, wodurch transkriptionelle Codes f&uuml;r neuronale Untertyp Spezifikation beteiligt sind. In der vorliegenden Studie zeigen wir, dass in der Zebrafisch das neuronale gen Olig2 und den transcriptional Regler Sim1 co-expressed in einer Teilmenge des Dienzephalisches Vorl&auml;uferzellen, die in Richtung der dopaminergen (DA) Neuronale Schicksal bestimmt. W&auml;hrend in Reife DA Neuronen auch sim1 mRNA erkannt wird, erlischt der Ausdruck des olig2 vor terminal DA Differenzierung. Verlust der Funktion von Olig2 oder Sim1 f&uuml;hrt zu gest&ouml;rter DA Entwicklung. Schlie&szlig;lich Olig2 regelt den Ausdruck von Sim1 und Gewinn der Funktion von Sim1 rettet die Defizite bei DA Differenzierung durch gezielte Niederschlag des Olig2 verursacht. Unsere Ergebnisse zeigen erstmals, das Engagement der basalen Dienzephalisches DA Neuronen durch die kombinierte Wirkung der neuronalen Protein Olig2 und die nachgeschaltete neuronale spezifische Effektor Sim1 reguliert wird.

Neuronales Protein Olig2 Handlungen stromaufw&auml;rts von der transcriptional Regulator Sim1 Dienzephalisches dopaminergen Neuronen angeben.

The diencephalon acts as an interactive site between the sensory, central, and endocrine systems and is one of the most elaborate structures in the vertebrate brain. To better understand the embryonic development and morphogenesis of the diencephalon, we developed an improved photoactivation (uncaging)-based lineage tracing strategy. To determine the exact position of a given diencephalic progenitor domain, we used a transgenic line driving green fluorescent protein (GFP) in cells expressing the proneural protein, Neurogenin1 (Neurog1), which was used as a visible neural plate landmark. This approach facilitated precise labeling of defined groups of cells in the prospective diencephalon of the zebrafish neural plate. In this manner, we labeled multiple overlapping areas of the diencephalon, thereby ensuring both accuracy and reproducibility of our lineage tracing regardless of the dynamic changes of the developing neural plate. We present a fate map of the zebrafish diencephalon at a higher spatial resolution than previously described.

High resolution fate map of the zebrafish diencephalon.

Das Zwischenhirn fungiert als interaktive Seite zwischen die sensorische, zentrale und endokrine Systeme und z&auml;hlt zu den aufwendigsten Strukturen im Gehirn Wirbeltiere. Zum besseren Verst&auml;ndnis der embryonalen Entwicklung und Morphogenese von dem Zwischenhirn entwickelten wir ein verbessertes Photoaktivierung (uncaging)-&Uuml;bertragungslinie Ablaufverfolgung Strategie basiert. Um die genaue Position einer bestimmten Dienzephalisches Stammvater-Dom&auml;ne zu ermitteln, haben wir eine transgene Linie fahren gr&uuml;nes fluoreszierendes Protein (GFP) in Zellen, die zum Ausdruck bringen des Proneural-Proteins, Neurogenin1 verwendet (Neurog1), die als Wahrzeichen sichtbar neurale Platte verwendet wurde. Dieser Ansatz erleichtert die genaue Kennzeichnung von definierten Gruppen von Zellen in der prospektiven Zwischenhirn der Zebrafisch-Neural-Platte. Auf diese Weise beschriftet wir mehrere &uuml;berlappende Bereiche im Zwischenhirn, wodurch sowohl die Genauigkeit als auch die Reproduzierbarkeit der unsere Linie-Ablaufverfolgung unabh&auml;ngig von den dynamischen &Auml;nderungen der entwickelnden Neural-Platte. Wir pr&auml;sentieren eine Schicksal-Karte von der Zebrafisch-Zwischenhirn mit einer h&ouml;heren r&auml;umlichen Aufl&ouml;sung als zuvor beschrieben.

Hochaufl&ouml;sende Schicksal Karte von Zebrafisch-Zwischenhirn.

Hypothalamic gonadotropin-releasing hormone (GnRH) neurons control pituitary gonadotropin secretion and gametogenesis. In the course of development, these neurons migrate from the olfactory placode to the hypothalamus. The precise molecular mechanism of this neuronal migration is unclear. Here, we investigated whether the chemokine receptor, Cxcr4b, and its cognate ligand, Cxcl12a, are required for proper migration of GnRH3 neurons in zebrafish. Deviated GnRH3 axonal projections and neuronal migration were detected in larvae that carry a homozygote cxcr4b mutation. Similarly, knockdown of Cxcr4b or Cxcl12a led to the appearance of abnormal GnRH3 axonal projections and cell migration, including absence of the characteristic lateral crossing of GnRH3 axons at the anterior commissure and optic chiasm. Double-labeling analysis has shown that cxcr4b and cxcl12a are expressed along the GnRH3 migration pathway (i.e. olfactory placode, terminal nerve and the optic chiasm). The results of this study suggest that the Cxcl12a-Cxcr4b ligand-receptor pair are involved in the migration of GnRH3 neurons in zebrafish, and are therefore crucial for the development of this system.

Cxcl12a-Cxcr4b signaling is important for proper development of the forebrain GnRH system in zebrafish.

Hypothalamischen Gonadotropin - Releasing-Hormon (GnRH) Neuronen Steuern Hypophyse Gonadotropin-Sekretion und Gametogenese. Im Laufe der Entwicklung migrieren diese Neuronen aus der olfaktorischen Placode zum Hypothalamus. Die genaue Molekulare Mechanismen dieser neuronalen Migration ist unklar. Hier wir gepr&uuml;ft, ob der Chemokin-Rezeptor, Cxcr4b und seine Verwandten Ligand, Cxcl12a, f&uuml;r reibungslose Migration der GnRH3 Neuronen im Zebrafisch erforderlich sind. Deviated GnRH3 axonale Projektionen und der neuronalen Migration wurden bei Larven festgestellt, die eine cxcr4b-Mutation homozygot zu tragen. Entsprechend f&uuml;hrte Niederschlag von Cxcr4b oder Cxcl12a mit der Darstellung der abnormen GnRH3 axonale Projektionen und Zellmigration, einschlie&szlig;lich fehlen die charakteristischen seitlichen &Uuml;berquerung des GnRH3 Axone an der Commissura anterior und Chiasma opticum. Doppel-Kennzeichnung Analyse hat gezeigt, dass cxcr4b und cxcl12a auf dem GnRH3 Migration Weg (d. h. olfaktorischen Placode, terminal Nerven und das Chiasma opticum) ausgedr&uuml;ckt werden. Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass das Cxcl12a-Cxcr4b-Ligand-Rezeptor-paar bei der Migration der GnRH3 Neuronen im Zebrafisch beteiligt sind, und sind daher entscheidend f&uuml;r die Entwicklung dieses Systems.

Cxcl12a-Cxcr4b-Signalisierung ist wichtig f&uuml;r die richtige Entwicklung des Stirnhirns GnRH-System im Zebrafisch.

Hypothalamic neurons regulate fundamental body functions including sleep, blood pressure, temperature, hunger and metabolism, thirst and satiety, stress, and social behavior. This is achieved by means of the secretion of various hypothalamic neuropeptides and neurotransmitters that affect endocrine, metabolic, and behavioral activities. Developmental impairments of hypothalamic neuronal circuits are associated with neurological disorders that disrupt both physiological and psychological homeostasis. Hypothalamic cell specification and morphogenesis can be uniquely studied in zebrafish, a vertebrate organism readily amenable to genetic manipulations. As embryos are optically transparent and develop externally, they provide a powerful tool for in vivo analyses of neurons and their circuits. Here, we discuss the current knowledge regarding the neuroanatomy of the zebrafish hypothalamus and recent studies identifying critical determinants of hypothalamic differentiation. Taken together, these reports demonstrate that the molecular pathways underlying development of the hypothalamus are largely conserved between zebrafish and mammals. We conclude that the zebrafish has proved itself a valuable vertebrate model for understanding the patterning, specification, morphogenesis, and subsequent function of the hypothalamus.

Development of the zebrafish hypothalamus.

Hypothalamische Neuronen Regeln grundlegende K&ouml;rperfunktionen wie Schlaf, Blutdruck, Temperatur, Hunger und Stoffwechsel, Durst und S&auml;ttigung, Spannung und Sozialverhalten. Dies wird erreicht durch die Sekretion von verschiedenen hypothalamische Neuropeptide und Neurotransmittern, die beeinflussen, endokrine, metabolische und verhaltensbasierte Aktivit&auml;ten. Entwicklungsbedingte Beeintr&auml;chtigungen der hypothalamischen neuronale Schaltkreise sind neurologische Erkrankungen, die sowohl physiologische als auch psychologische Hom&ouml;ostase st&ouml;ren zugeordnet. Hypothalamische Zelle Spezifikation und Morphogenese k&ouml;nnen eindeutig im Zebrafisch, ein Wirbeltier Organismus leicht geneigt sein, genetische Manipulationen untersucht werden. Da Embryonen optisch transparent sind und nach au&szlig;en zu entwickeln, bieten sie ein leistungsf&auml;higes Werkzeug f&uuml;r in-vivo-Analysen von Neuronen und ihre Schaltungen. Hier diskutieren wir das aktuelle Wissen bez&uuml;glich der Neuroanatomie der Zebrafisch Hypothalamus und neuere Studien identifizieren wichtige Determinanten der hypothalamischen Differenzierung. Zusammengenommen zeigen diese Berichte, dass die molekularen Bahnen zugrunde liegende Entwicklung des Hypothalamus weitgehend zwischen Zebrafisch und S&auml;ugetieren konserviert werden. Wir schlie&szlig;en, dass sich die Zebrafish wertvolle vertebrate Modell f&uuml;r das Verst&auml;ndnis der Musterung, Spezifikation, Morphogenese und nachfolgende Funktion des Hypothalamus bew&auml;hrt hat.

Entwicklung der Zebrafisch-Hypothalamus.

Examination of spatial and temporal gene expression pattern is a key step towards understanding gene function. Therefore, in situ hybridization of mRNA is one of the most powerful and widely used -techniques in biology. Recent advances allow the reliable and simultaneous detection of mRNA transcripts, or combinations of mRNA and protein, in zebrafish embryos.Here we describe a standard protocol for visualizing the precise expression pattern of a single transcript or multiple gene products. The procedure employs fixation and permeabilization of embryos, followed by hybridization with tagged antisense riboprobes. Excess probes are then washed and hybrids are detected by enzyme-mediated immunohistochemistry utilizing either chromogenic or fluorescent substrates.

Visualization of mRNA expression in the zebrafish embryo.

Untersuchung der r&auml;umlichen und zeitlichen gen Ausdrucksmuster ist ein wichtiger Schritt in Richtung zum Verst&auml;ndnis der Genfunktion. Daher in situ-Hybridisierung von mRNA ist einer der m&auml;chtigsten und weit verbreitet - Techniken in der Biologie. J&uuml;ngste Fortschritte erm&ouml;glichen zuverl&auml;ssigen und gleichzeitigen Nachweis von mRNA Transkripte oder Kombinationen von mRNA und Protein, in den Zebrafish Embryos.Hier beschreiben wir ein Standardprotokoll zur Visualisierung des pr&auml;zise Ausdruck Musters einer einzigen Abschrift oder mehrere Genprodukte. Das Verfahren besch&auml;ftigt Fixierung und Permeabilization Embryonen, gefolgt von Hybridisierung mit markierte antisense Riboprobes. &Uuml;bersch&uuml;ssige Sonden werden dann gewaschen und Hybriden von Enzym-vermittelten Immunohistochemistry chromogene oder fluoreszierende Substrate Nutzen erkannt werden.

Visualisierung der mRNA Ausdruck im Zebrafish Embryos.

The hypothalamo-neurohypophyseal system (HNS) isÂ the neurovascular structure through which the hypothalamic neuropeptides oxytocin and arginine-vasopressin exit the brain into the bloodstream, where they go on to affect peripheral physiology. Here, we investigate the molecular cues that regulate the neurovascular contact between hypothalamic axons and neurohypophyseal capillaries of the zebrafish. We developed a transgenic system in which both hypothalamic axons and neurohypophyseal vasculature can be analyzed inÂ vivo. We identified the cellular organization of the zebrafish HNS as well as the dynamic processes that contribute to formation of the HNS neurovascular interface. We show that formation of this interface is regulated during development by local release of oxytocin, which affects endothelial morphogenesis. This cell communication process is essential for the establishment of a tight axovasal interface between the neurons and blood vessels of the HNS. We present a unique example of axons affecting endothelial morphogenesis through secretion of a neuropeptide.

The hypothalamic neuropeptide oxytocin is required for formation of the neurovascular interface of the pituitary.

Das mit Hypothalamus-neurohypophyseal-System (HNS) ist die Neurovaskul&auml;re-Struktur, durch die die hypothalamische Neuropeptide Oxytocin und Arginin-Vasopressin das Gehirn in den Blutkreislauf beenden, wo gehen sie auf periphere Physiologie beeinflussen. Hier untersuchen wir die molekularen Cues, die Regeln den Neurovaskul&auml;re Kontakt zwischen hypothalamischen Axone und neurohypophyseal Kapillaren der der Zebrafisch. Entwickelten wir eine transgene in dem Hypothalamus Axone und neurohypophyseal Gef&auml;&szlig;system in-vivo analysiert werden k&ouml;nnen. Wir identifizieren die zellul&auml;re Organisation der Zebrafisch HNS sowie die dynamische Prozesse, die Bildung der HNS Neurovaskul&auml;re Schnittstelle beitragen. Wir zeigen, dass die Bildung dieser Schnittstelle w&auml;hrend der Entwicklung durch lokale Freisetzung von Oxytocin, reguliert wird der endothelial Morphogenese betroffen sind. Diese Zelle-Kommunikationsprozess ist essentiell f&uuml;r die Einrichtung einer engen Axovasal-Schnittstelle zwischen den Neuronen und Blutgef&auml;&szlig;e des der HNS. Wir pr&auml;sentieren Ihnen ein einzigartiges Beispiel der Axone endothelial Morphogenese durch Sekretion von ein Neuropeptid beeinflussen.

Die hypothalamischen Neuropeptid Oxytocin ist erforderlich f&uuml;r die Bildung der Neurovaskul&auml;re Schnittstelle der Hypophyse.

The transcriptional coactivator PGC-1Î± is a key regulator of cellular energy expenditure in peripheral tissues. Recent studies report that PGC-1Î±-null mice develop late-onset obesity and that the neuronal inactivation of PGC-1Î± causes increased food intake. However, the exact role of PGC-1Î± in the CNS remains unclear. Here we show that PGC-1Î± directly regulates the expression of the hypothalamic neuropeptide oxytocin, a known central regulator of appetite. We developed a unique genetic approach in the zebrafish, allowing us to monitor and manipulate PGC-1Î± activity in oxytocinergic neurons. We found that PGC-1Î± is coexpressed with oxytocin in the zebrafish hypothalamus. Targeted knockdown of the zebrafish PGC-1Î± gene activity caused a marked decrease in oxytocin mRNA levels and inhibited the expression of a transgenic GFP reporter driven by the oxytocin promoter. The effect of PGC-1Î± loss of function on oxytocin gene activity was rescued by tissue-specific re-expression of either PGC-1Î± or oxytocin precursor in zebrafish oxytocinergic neurons. PGC-1Î± activated the oxytocin promoter in a heterologous cell culture system, and overexpression of PGC-1Î± induced ectopic expression of oxytocin in muscles and neurons. Finally, PGC-1Î± forms an in vivo complex with the oxytocin promoter in fed but not fasted animals. These findings demonstrate that PGC-1Î± is both necessary and sufficient for the production of oxytocin, implicating hypothalamic PGC-1Î± in the direct activation of a hypothalamic hormone known to control energy intake.

The metabolic regulator PGC-1Î± directly controls the expression of the hypothalamic neuropeptide oxytocin.

Die transcriptional Coactivator PGC-1&alpha; ist ein wichtiger Regulator der zellul&auml;ren Energieaufwand in peripheren Geweben. Neuere Studien berichten, dass PGC-1&alpha;-Null M&auml;use sp&auml;t beginnende Fettleibigkeit zu entwickeln und die neuronale Inaktivierung von PGC-1&alpha; erh&ouml;hte Nahrungsaufnahme verursacht. Die genaue Rolle der PGC-1&alpha; im ZNS bleibt jedoch unklar. Hier zeigen wir, dass PGC-1&alpha; direkt Ausdruck der hypothalamischen Neuropeptid Oxytocin, einen bekannten zentralen Regulator der Appetit reguliert. Wir entwickelten einen einzigartigen genetischen Ansatz in der Zebrafisch, erlaubt uns zu &uuml;berwachen und PGC-1&alpha;-Aktivit&auml;t in den Oxytocinergic Neuronen zu manipulieren. Wir fanden, dass PGC-1&alpha; mit Oxytocin im Hypothalamus Zebrafish coexpressed ist. Gezielte Niederschlag von Zebrafish PGC-1&alpha; Genaktivit&auml;t verursacht eine deutliche Abnahme der Oxytocin-mRNA-Stufen und den Ausdruck eines transgenen GFP-Reporters, angetrieben durch den Oxytocin-Projekttr&auml;ger gehemmt. Die Wirkung der PGC-1&alpha; Funktionsverlust auf Oxytocin Genaktivit&auml;t wurde von Gewebe-spezifischen Re-expression des PGC-1&alpha; oder Oxytocin Vorl&auml;ufer in Zebrafish Oxytocinergic Neuronen gerettet. PGC-1&alpha; den Oxytocin-Projekttr&auml;ger in eine heterologe Zellkultursystem aktiviert, und eine &Uuml;berexpression von PGC-1&alpha; induzierte ektopische Expression von Oxytocin in Muskeln und Nervenzellen. PGC-1&alpha; bildet schlie&szlig;lich einen in-vivo-Komplex mit der Oxytocin-Projekttr&auml;ger in gef&uuml;ttert aber nicht schnellste Tiere. Diese Ergebnisse zeigen, dass PGC-1&alpha; sowohl notwendig als auch f&uuml;r die Produktion von Oxytocin, ausreichend Nicht&uuml;bernahme hypothalamischen PGC-1&alpha; in die direkte Aktivierung der hypothalamischen Hormon bekannt, dass die Energieaufnahme zu steuern.

Der metabolische Regler PGC-1&alpha; steuert direkt Ausdruck der hypothalamischen Neuropeptid Oxytocin.

Regulation of corticotropin-releasing hormone (CRH) activity is critical for the animal's adaptation to stressful challenges, and its dysregulation is associated with psychiatric disorders in humans. However, the molecular mechanism underlying this transcriptional response to stress is not well understood. Using various stress paradigms in mouse and zebrafish, we show that the hypothalamic transcription factor Orthopedia modulates the expression of CRH as well as the splicing factor Ataxin 2-Binding Protein-1 (A2BP1/Rbfox-1). We further show that the G protein coupled receptor PAC1, which is a known A2BP1/Rbfox-1 splicing target and an important mediator of CRH activity, is alternatively spliced in response to a stressful challenge. The generation of PAC1-hop messenger RNA isoform by alternative splicing is required for termination of CRH transcription, normal activation of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis and adaptive anxiety-like behavior. Our study identifies an evolutionarily conserved biochemical pathway that modulates the neuronal adaptation to stress throughÂ transcriptional activation and alternative splicing.

Homeodomain protein otp and activity-dependent splicing modulate neuronal adaptation to stress.

Regelung der Corticotropin-releasing Hormon (CRH) T&auml;tigkeit ist entscheidend f&uuml;r das Tier Anpassung an stressigen Herausforderungen, und seine Dysregulation psychiatrische Erkrankungen beim Menschen zugeordnet ist. Die molekulare Mechanismen, die hinter diesem transkriptionelle Reaktion auf stress ist jedoch nicht gut verstanden. Mit verschiedenen Druck-Paradigmen in Maus und Zebrafisch, zeigen wir, dass der Hypothalamus &Uuml;bertragungfaktor Orthopedia Ausdruck des CRH sowie der Splei&szlig;en Faktor Ataxin 2-Binding Protein-1 (A2BP1/Rbfox-1) moduliert. Wir zeigen weiter, dass der G-Protein gekoppelt-Rezeptor PAC1, der ein bekannter A2BP1/Rbfox-1-Splei&szlig;en-Ziel und ein wichtiger Vermittler der CRH-Aktivit&auml;t ist, als Reaktion auf eine stressige Herausforderung Alternativ gesplei&szlig;t wird. Die Generation der PAC1-Hop Boten-RNA-Isoform durch alternatives Splei&szlig;en ist f&uuml;r Beendigung des CRH-Transkription, normale Aktivierung der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse und adaptive Angst-&auml;hnliches Verhalten erforderlich. Unsere Studie zeigt eine evolution&auml;r konservierte biochemischen Stoffwechselweg, der die Verz&ouml;gerung die neuronale Anpassung durch transkriptionelle Aktivierung und alternatives Splei&szlig;en betonen.

Article	Year
Zinc finger protein too few controls the development of monoaminergic neurons. Nature neuroscience\| PubMed ID: 12469125	2003
Passive amyloid immunotherapy clears amyloid and transiently activates microglia in a transgenic mouse model of amyloid deposition. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience\| PubMed ID: 15240806	2004
Specification of hypothalamic neurons by dual regulation of the homeodomain protein Orthopedia. Development (Cambridge, England)\| PubMed ID: 18003738	2007
Dopaminergic neuronal cluster size is determined during early forebrain patterning. Development (Cambridge, England)\| PubMed ID: 18799544	2008
Nasal embryonic LHRH factor plays a role in the developmental migration and projection of gonadotropin-releasing hormone 3 neurons in zebrafish. Developmental dynamics : an official publication of the American Association of Anatomists\| PubMed ID: 19097186	2009
Neural protein Olig2 acts upstream of the transcriptional regulator Sim1 to specify diencephalic dopaminergic neurons. Developmental dynamics : an official publication of the American Association of Anatomists\| PubMed ID: 19253397	2009
High resolution fate map of the zebrafish diencephalon. Developmental dynamics : an official publication of the American Association of Anatomists\| PubMed ID: 19504459	2009
Cxcl12a-Cxcr4b signaling is important for proper development of the forebrain GnRH system in zebrafish. General and comparative endocrinology\| PubMed ID: 19595689	2010
Development of the zebrafish hypothalamus. Annals of the New York Academy of Sciences\| PubMed ID: 21388407	2011
Visualization of mRNA expression in the zebrafish embryo. Methods in molecular biology (Clifton, N.J.)\| PubMed ID: 21431736	2011
The hypothalamic neuropeptide oxytocin is required for formation of the neurovascular interface of the pituitary. Developmental cell\| PubMed ID: 22014522	2011
The metabolic regulator PGC-1Î± directly controls the expression of the hypothalamic neuropeptide oxytocin. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience\| PubMed ID: 22016516	2011
Homeodomain protein otp and activity-dependent splicing modulate neuronal adaptation to stress. Neuron\| PubMed ID: 22284183	2012

Gil Levkowitz

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