Utilizzo di zebrafish come organismo modello per lo studio in vivo delle funzioni di Presenilina2 e dei contatti tra organuli cellulari.

La malattia di Alzheimer (AD) è la forma più comune di demenza. È principalmente sporadica; tuttavia, mutazioni autosomiche dominanti su tre diversi geni, codificanti per la Proteina Precursore dell'Amiloide (APP), Presenilina 1 (PS1) e Presenilina 2 (PS2), sono responsabili di una piccola percentuale di casi ereditari (AD familiare, FAD ). Le preseniline (PS1 e PS2) formano, alternativamente, il nucleo catalitico del complesso ɣ- secretasi, l'enzima che processa l'APP per produrre peptidi Aβ. Indipendentemente dal loro ruolo in questo complesso enzimatico, le PS sono coinvolte in altre funzioni cellulari, come quelle che riguardano la modulazione dell'autofagia, del trasporto assonale mitocondriale e dell'omeostasi del Ca2+. È importante sottolineare che tutti i processi cellulari sopra menzionati sono stati trovati alterati in AD. Non sono ancora chiari, tuttavia, i meccanismi attraverso cui le PS e i loro mutanti legati a FAD influenzano questi processi cellulari. Nel nostro laboratorio, la ricerca si concentra specificamente su PS2. Lo scopo di questa tesi è stato di indagare in un modello in vivo i possibili effetti dell'assenza di PS2 ​​nei processi cellulari associati alla sua attività. Per fare ciò, abbiamo generato una linea di zebrafish knock out per psen2 mediante la tecnologia CRISPR-Cas. Su questo modello, con diverse tecniche, abbiamo studiato l'effetto dell'assenza di Psen2 sul trasporto assonale mitocondriale, sulla respirazione mitocondriale, sulla comunicazione ER-mitocondri e sull'autofagia. Parallelamente, abbiamo utilizzato sia Danio rerio che Drosophila melanogaster per testare in vivo sonde fluorescenti di nuova generazione che consentono la visualizzazione delle comunicazioni tra organuli cellulari.

Alzheimer’s Disease (AD) is the most common form of dementia. It is mainly sporadic, however, autosomal dominant mutations on three different genes, coding for Amyloid Precursor Protein (APP), Presenilin 1 (PS1) and Presenilin 2 (PS2), are responsible for a little percentage of inherited cases (Familial AD, FAD). Presenilins (PS1 and PS2) form, alternately, the catalytic core of the ɣ- secretase complex, the enzyme that cleaves APP to produced Aβ peptides. Apart of their role in this enzymatic complex, PSs have also several ɣ-secretase-independent functions, such as those involved in the modulation of autophagy, mitochondrial axonal transport and Ca2+ homeostasis. Importantly, all of the above mentioned cellular processes have been found altered in AD. It is still unclear, however, how PSs and their FAD-linked mutants mechanistically influence these cellular processes. In our lab, our research specifically focuses on PS2. The aim of this study was to investigate in an in vivo model the possible effects of the protein absence in the cellular processes associated to its activity. To do so, we generated a psen2 knock out zebrafish line by CRISPR-Cas technology. On this model, by several techniques, we investigated the effect of Psen2 absence on mitochondrial axonal transport, mitochondrial respiration, ER-mitochondria communication and autophagy. In parallel, we used both Danio rerio and Drosophila melanogaster to test in vivo newly designed fluorescent probes that allows the visualization of interorganelle communications.