Nestin is a recently discovered intermediate filament (IF) gene. Nestin expression has been extensively used as a marker for central nervous system (CNS) progenitor cells in different contexts, based on observations indicating a correlation between nestin expression and this cell type in vivo. To evaluate this correlation in more detail nestin mRNA expression in developing and adult mouse CNS was analysed by in situ hybridization. We find that nestin is expressed from embryonic day (E) 7.75 and that expression is detected in many proliferating CNS regions; at E10.5 nestin is expressed in cells of both the rostral and caudal neural tube, including the radial glial cells; at E15.5 and postnatal day (P) 0 expression is observed largely in the developing cerebellum and in the ventricular and subventricular areas of the developing telencephalon. Furthermore, the transition from a proliferating to a post-mitotic cell state is accompanied by a rapid decrease in nestin mRNA for motor neurons in the ventral spinal cord and for neurons in the marginal layer of developing telencephalon. In contrast to these data we observe two proliferating areas, the olfactory epithelium and the precursor cells of the hippocampal granule neurons, which do not express nestin at detectable levels. Thus, nestin mRNA expression correlates with many, but not all, regions of proliferating CNS progenitor cells. In addition to its temporal and spatial regulation nestin expression also appears to be regulated at the level of subcellular mRNA localization: in columnar neuroepithelial and radial glial cells nestin mRNA is predominantly localized to the pial endfeet.

The assessment of future global oil production presented in the IEA's World Energy Outlook 2008 (WEO 2008) is divided into 6 fractions; four relate to crude oil, one to non-conventional oil, and the final fraction is natural-gas-liquids (NGL). Using the production parameter, depletion-rate-of-recoverable-resources, we have analyzed the four crude oil fractions and found that the 75 Mb/d of crude oil production forecast for year 2030 appears significantly overstated, and is more likely to be in the region of 55 Mb/d. Moreover, analysis of the other fractions strongly suggests lower than expected production levels. In total, our analysis points to a world oil supply in 2030 of 75 Mb/d, some 26 Mb/d lower than the IEA predicts. The connection between economic growth and energy use is fundamental in the IEA's present modelling approach. Since our forecast sees little chance of a significant increase in global oil production, our findings suggest that the "policy makers, investors and end users" to whom WEO 2008 is addressed should rethink their future plans for economic growth. The fact that global oil production has very probably passed its maximum implies that we have reached the Peak of the Oil Age.

This protocol describes regular care and maintenance of a zebrafish laboratory. Zebrafish are now gaining popularity in genetics, pharmacological and behavioural research. As a vertebrate, zebrafish share considerable genetic sequence similarity with humans and are being used as an animal model for various human disease conditions. The advantages of zebrafish in comparison to other common vertebrate models include high fecundity, low maintenance cost, transparent embryos, and rapid development. Due to the spur of interest in zebrafish research, the need to establish and maintain a productive zebrafish housing facility is also increasing. Although literature is available for the maintenance of a zebrafish laboratory, a concise video protocol is lacking. This video illustrates the protocol for regular housing, feeding, breeding and raising of zebrafish larvae. This process will help researchers to understand the natural behaviour and optimal conditions of zebrafish husbandry and hence troubleshoot experimental issues that originate from the fish husbandry conditions. This protocol will be of immense help to researchers planning to establish a zebrafish laboratory, and also to graduate students who are intending to use zebrafish as an animal model.

Abstract Early-onset familial Alzheimer’s disease (EOfAD) is promoted by dominant mutations, enabling the study of Alzheimer’s disease (AD) pathogenic mechanisms through generation of EOfAD-like mutations in animal models. In a previous study, we generated an EOfAD-like mutation, psen1 Q96_K97del , in zebrafish and performed a transcriptome analysis comparing entire brains from 6-month-old wild type and heterozygous mutant fish. We identified predicted effects on mitochondrial function and endolysosomal acidification. Here we aimed to determine whether similar effects occur in 7 day post fertilization (dpf) zebrafish larvae that might be exploited in screening of chemical libraries to find ameliorative drugs. We generated clutches of wild type and heterozygous psen1 Q96_K97del 7 dpf larvae using a paired-mating strategy to reduce extraneous genetic variation before performing a comparative transcriptome analysis. We identified 228 differentially expressed genes and performed Goseq analysis and gene set enrichment analysis (GSEA). This predicted a significant effect on oxidative phosphorylation, consistent with our earlier observations of predicted effects on ATP synthesis in adult heterozygous psen1 Q96_K97del brains. The dysregulation of minichromosome maintenance protein complex (MCM) genes strongly contributed to predicted effects on DNA replication and the cell cycle and may explain earlier observations of genome instability due to PSEN1 mutation. The upregulation of crystallin gene expression may be a response to defective activity of mutant Psen1 protein in endolysosomal acidification. Extracellular matrix (ECM) related genes were downregulated, consistent with previous studies of EOfAD mutant iPSC neurons and postmortem late onset AD brains. Also, changes in expression of genes controlling iron ion transport were observed without identifiable changes in the prevalence of transcripts containing iron responsive elements (IREs) in their 3’ untranslated regions. These changes may, therefore, predispose to the apparent iron dyshomeostasis previously observed in 6-month-old heterozygous psen1 Q96_K97del EOfAD-like mutant brains.

Abstract Sanfilippo syndrome childhood dementia, also known as mucopolysaccharidosis type III (MPS III), is a rare inherited lysosomal storage disorder. Subtypes of MPS III are caused by deficiencies in one of four enzymes required for degradation of the glycosaminoglycan heparan sulfate (HS). An inability to degrade HS leads to progressive neurodegeneration and death in the second or third decades of life. Knowledge of MPS III pathogenesis is incomplete, and no effective therapies exist. We generated the hypomorphic mutations sgsh S387Lfs , naglu A603Efs and hgsnat G577Sfs in the endogenous zebrafish genes orthologous to human SGSH , NAGLU , and HGSNAT that are loci for mutations causing MPS III subtypes MPS IIIA, B and C respectively. Our models display the primary MPS III disease signature of significant brain accumulation of HS, while behavioural analyses support anxiety and hyperactivity phenotypes. Brain transcriptome analysis revealed changes related to lysosomal, glycosaminoglycan, immune system and iron homeostasis biology in all three models but also distinct differences in brain transcriptome state between models. The transcriptome analysis also indicated marked disturbance of the oligodendrocyte cell state in the brains of MPS IIIA, B and C zebrafish, supporting that effects on this cell type are an early and consistent characteristic of MPS III. Overall, our zebrafish models recapture key characteristics of the human disease and phenotypes seen in mouse models. Our models will allow exploitation of the zebrafish’s extreme fecundity and accessible anatomy to dissect the pathological mechanisms both common and divergent between the MPS IIIA, B, and C subtypes.

Abstract Background To prevent or delay the onset of Alzheimer’s disease (AD), we must understand its molecular basis. The great majority of AD cases arise sporadically with a late onset after 65 years of age (LOAD). However, rare familial cases of AD can occur due to dominant mutations in a small number of genes that cause an early onset prior to 65 years of age (EOfAD). As EOfAD and LOAD share similar pathologies and disease progression, analysis of EOfAD genetic models may give insight into both subtypes of AD. Sortilin-related receptor 1 ( SORL1 ) is genetically associated with both EOfAD and LOAD and provides a unique opportunity to investigate the relationships between both forms of AD. Currently, the role of SORL1 mutations in AD pathogenesis is unclear. Methods To understand the molecular consequences of SORL1 mutation, we performed targeted mutagenesis of the orthologous gene in zebrafish. We generated an EOfAD-like mutation, V1482Afs, and a putatively null mutation, to investigate whether EOfAD-like mutations in sorl1 display haploinsufficiency by acting through loss-of-function mechanisms. We performed mRNA-sequencing on whole brains comparing normal (wild type) fish with their siblings heterozygous for EOfAD-like or complete loss-of-function mutations in sorl1 or transheterozygous for these mutations. Differential gene expression and gene set enrichment analyses identified, respectively, changes in young adult zebrafish brain transcriptomes, and putative effects on neural subcellular functions. Results We identified subtle effects on expression of genes involved in energy production, mRNA translation and mTORC1 signalling in both the EOfAD-like and null mutant brains, implying that these effects are due to sorl1 haploinsufficiency. Surprisingly, we also observed changes to expression of genes occurring only in the EOfAD-mutation carrier brains, suggesting gain-of-function effects. Transheterozygosity for the EOfAD-like and null mutations (i.e. lacking wild type sorl1 ), caused apparent effects on iron homeostasis and other transcriptome changes distinct from the single-mutation heterozygous fish. Conclusions Our results provide insight into the possible early brain molecular effects of an EOfAD mutation in human SORL1 . Differential effects of heterozygosity and complete loss of normal SORL1 expression are revealed.

Abstract The early cellular stresses which eventually lead to Alzheimer’s disease (AD) remain poorly understood because we cannot access living, asymptomatic human AD brains for detailed molecular analyses. Sortilin-related receptor 1 ( SORL1 ) encodes a multi-domain receptor protein genetically associated with both rare, early-onset familial AD (EOfAD) and common, sporadic late-onset AD (LOAD). SORL1 has been shown to play a role in the trafficking of the amyloid β A4 precursor protein (APP) which is cleaved proteolytically to form one of the pathological hallmarks of AD, amyloid β (Aβ) peptide. However, the other functions of SORL1 are less well understood. Here, we employed a reverse genetics approach to characterise the effect of an EOfAD mutation in SORL1 using zebrafish as a model organism. We performed targeted mutagenesis to generate an EOfAD-like mutation in the zebrafish orthologue of SORL1 , and performed RNA-sequencing on mRNA isolated from a family of fish either heterozygous for the EOfAD-like mutation or their wild type siblings and identified subtle effects on the expression of genes which likely indicate changes in mitochondrial and ribosomal function. These changes appear to be independent of changes to expression of APP-related proteins in zebrafish, and mitochondrial content.

Abstract Background Mutations in PRESENILIN 2 ( PSEN2 ) cause early disease onset familial Alzheimer’s disease (EOfAD) but their mode of action remains elusive. One consistent observation for all PRESENILIN gene mutations causing EOfAD is that a transcript is produced with a reading frame terminated by the normal stop codon – the “reading frame preservation rule”. Mutations that do not obey this rule do not cause the disease. The reasons for this are debated. Methods A frameshift mutation ( psen2 N140fs ) and a reading frame-preserving mutation ( psen2 T141_L142delinsMISLISV ) were previously isolated during genome editing directed at the N140 codon of zebrafish psen2 (equivalent to N141 of human PSEN2 ). We mated a pair of fish heterozygous for each mutation to generate a family of siblings including wild type and heterozygous mutant genotypes. Transcriptomes from young adult (6 months) brains of these genotypes were analysed. Bioinformatics techniques were used to predict cellular functions affected by heterozygosity for each mutation. Results The reading frame preserving mutation uniquely caused subtle, but statistically significant, changes to expression of genes involved in oxidative phosphorylation, long term potentiation and the cell cycle. The frameshift mutation uniquely affected genes involved in Notch and MAPK signalling, extracellular matrix receptor interactions and focal adhesion. Both mutations affected ribosomal protein gene expression but in opposite directions. Conclusion A frameshift and frame-preserving mutation at the same position in zebrafish psen2 cause discrete effects. Changes in oxidative phosphorylation, long term potentiation and the cell cycle may promote EOfAD pathogenesis in humans.

Abstract DNA size markers (also known as “molecular weight markers” or “DNA ladders”) are an essential tool when using gel electrophoresis to identify and purify nucleic acids. However, the cost of these DNA ladders is not insignificant and, over time, impinges on the funds available for research and training in molecular biology. Here, we describe a method for the generation of “pHAPE”, a plasmid from which a variety of DNA ladders can be generated via simple restriction enzyme digestions. The pHAPE plasmid can be generated by mutagenesis of the commonly used pBluescript II SK+ phagemid followed by insertion of a custom 7,141 bp sequence (made up of three smaller fragments). Our use of pHAPE allows us some small relief from the ever-rising costs of performing molecular biology experiments (“Don’t worry, pHAPE”).

Abstract Alzheimer’s disease is the most common form of age-related dementia. At least 15 mutations in the human gene PRESENILIN 2 ( PSEN2 ) have been found to cause familial Alzheimer’s disease (fAD). Zebrafish possess an orthologous gene, psen2 , and present opportunities for investigation of PRESENILIN function related to Alzheimer’s disease. The most prevalent and best characterized fAD mutation in PSEN2 is N141I . The equivalent codon in zebrafish psen2 is N140. We used genome editing technology in zebrafish to target generation of mutations to the N140 codon. We isolated two mutations: psen2 N140fs , (hereafter “ N140fs ”), causing truncation of the coding sequence, and psen2 T141_L142delinsMISLISV , (hereafter “ T141_L142delinsMISLISV ”), that deletes the two codons immediately downstream of N140 and replaces them with seven codons coding for amino acid residues MISLISV. Thus, like almost every fAD mutation in the PRESENILIN genes, this latter mutation does not truncate the gene’s open reading frame. Both mutations are homozygous viable although N140fs transcripts are subject to nonsense-mediated decay and lack any possibility of coding for an active γ-secretase enzyme. N140fs homozygous larvae initially show grossly normal melanotic skin pigmentation but subsequently lose this as they grow while retaining pigmentation in the retinal pigmented epithelium. T141_L142delinsMISLISV homozygotes retain faint skin melanotic pigmentation as adults, most likely indicating that the protein encoded by this allele retains weak γ-secretase activity. Null mutations in the human PRESENILIN genes do not cause Alzheimer’s disease so these two mutations may be useful for future investigation of the differential effects of null and fAD-like PRESENILIN mutations on brain aging. Financial Disclosure Statement This research was supported by grants from the National Health and Medical Research Council of Australia, GNT1061006 and GNT1126422, and by funds from the School of Biological Sciences of the University of Adelaide. HJ is supported by an Adelaide Scholarship International from the University of Adelaide. Conflict of Interest Statement The authors declare no conflict of interest.