In 2008 we published the first set of guidelines for standardizing research in autophagy. Since then, research on this topic has continued to accelerate, and many new scientists have entered the field. Our knowledge base and relevant new technologies have also been expanding. Accordingly, it is important to update these guidelines for monitoring autophagy in different organisms. Various reviews have described the range of assays that have been used for this purpose. Nevertheless, there continues to be confusion regarding acceptable methods to measure autophagy, especially in multicellular eukaryotes. For example, a key point that needs to be emphasized is that there is a difference between measurements that monitor the numbers or volume of autophagic elements (e.g., autophagosomes or autolysosomes) at any stage of the autophagic process versus those that measure flux through the autophagy pathway (i.e., the complete process including the amount and rate of cargo sequestered and degraded). In particular, a block in macroautophagy that results in autophagosome accumulation must be differentiated from stimuli that increase autophagic activity, defined as increased autophagy induction coupled with increased delivery to, and degradation within, lysosomes (in most higher eukaryotes and some protists such as Dictyostelium) or the vacuole (in plants and fungi). In other words, it is especially important that investigators new to the field understand that the appearance of more autophagosomes does not necessarily equate with more autophagy. In fact, in many cases, autophagosomes accumulate because of a block in trafficking to lysosomes without a concomitant change in autophagosome biogenesis, whereas an increase in autolysosomes may reflect a reduction in degradative activity. It is worth emphasizing here that lysosomal digestion is a stage of autophagy and evaluating its competence is a crucial part of the evaluation of autophagic flux, or complete autophagy. Here, we present a set of guidelines for the selection and interpretation of methods for use by investigators who aim to examine macroautophagy and related processes, as well as for reviewers who need to provide realistic and reasonable critiques of papers that are focused on these processes. These guidelines are not meant to be a formulaic set of rules, because the appropriate assays depend in part on the question being asked and the system being used. In addition, we emphasize that no individual assay is guaranteed to be the most appropriate one in every situation, and we strongly recommend the use of multiple assays to monitor autophagy. Along these lines, because of the potential for pleiotropic effects due to blocking autophagy through genetic manipulation, it is imperative to target by gene knockout or RNA interference more than one autophagy-related protein. In addition, some individual Atg proteins, or groups of proteins, are involved in other cellular pathways implying that not all Atg proteins can be used as a specific marker for an autophagic process. In these guidelines, we consider these various methods of assessing autophagy and what information can, or cannot, be obtained from them. Finally, by discussing the merits and limits of particular assays, we hope to encourage technical innovation in the field.

Parkinson's disease (PD) is a neurodegenerative disorder characterized by degeneration of dopaminergic neurons in the substantia nigra. We previously mapped a locus for a rare familial form of PD to chromosome 1p36 (PARK6). Here we show that mutations in PINK1 (PTEN-induced kinase 1) are associated with PARK6. We have identified two homozygous mutations affecting the PINK1 kinase domain in three consanguineous PARK6 families: a truncating nonsense mutation and a missense mutation at a highly conserved amino acid. Cell culture studies suggest that PINK1 is mitochondrially located and may exert a protective effect on the cell that is abrogated by the mutations, resulting in increased susceptibility to cellular stress. These data provide a direct molecular link between mitochondria and the pathogenesis of PD.

The causes of amyotrophic lateral sclerosis (ALS), a devastating human neurodegenerative disease, are poorly understood, although the protein TDP-43 has been suggested to have a critical role in disease pathogenesis. Here we show that ataxin 2 (ATXN2), a polyglutamine (polyQ) protein mutated in spinocerebellar ataxia type 2, is a potent modifier of TDP-43 toxicity in animal and cellular models. ATXN2 and TDP-43 associate in a complex that depends on RNA. In spinal cord neurons of ALS patients, ATXN2 is abnormally localized; likewise, TDP-43 shows mislocalization in spinocerebellar ataxia type 2. To assess the involvement of ATXN2 in ALS, we analysed the length of the polyQ repeat in the ATXN2 gene in 915 ALS patients. We found that intermediate-length polyQ expansions (27–33 glutamines) in ATXN2 were significantly associated with ALS. These data establish ATXN2 as a relatively common ALS susceptibility gene. Furthermore, these findings indicate that the TDP-43–ATXN2 interaction may be a promising target for therapeutic intervention in ALS and other TDP-43 proteinopathies. Amyotrophic lateral sclerosis (ALS), also known as Lou Gehrig's disease, is a common adult-onset neurodegenerative disease for which there is no cure. ALS is mostly sporadic but approximately 10% of cases have a familial component, most commonly the SOD1 (superoxide dismutase) gene. Yet SOD1 mutations account for only about 2% of cases in total, so the search for further ALS risk factors continues. The protein TDP-43 is thought to play a role — as yet undetermined — in ALS pathogenesis, and Elden et al. show that ataxin-2, a polyglutamine (polyQ) protein mutated in spinocerebellar ataxia type 2, is a potent modifier of TDP-43 toxicity in animal and cellular models. Analysis of DNA from 915 individuals shows ATXN2 to be a relatively common ALS susceptibility gene, accounting for up to 4.7% of ALS cases. These findings point to the TDP-43/ataxin-2 interaction as a possible target for therapeutic intervention. The causes of the neurodegenerative disease amyotrophic lateral sclerosis (ALS) are poorly understood, although the protein TDP-43 seems to be involved. These authors show that the polyglutamine-containing protein ataxin 2 interacts with TDP-43 and is a potent modifier of TDP-43 toxicity. Moreover, intermediate-length polyglutamine expansions in the ataxin 2 gene significantly associate with ALS. These data establish the ataxin 2 gene as a new and relatively common ALS disease susceptibility gene.

The levels of nerve growth factor (NGF) and its mRNA in the rat central nervous system were determined by two-site enzyme immunoassay and quantitative Northern blots, respectively. Relatively high NGF levels (0.4-1.4 ng NGF/g wet weight) were found both in the regions innervated by the magnocellular cholinergic neurons of the basal forebrain (hippocampus, olfactory bulb, neocortex) and in the regions containing the cell bodies of these neurons (septum, nucleus of the diagonal band of Broca, nucleus basalis of Meynert). Comparatively low, but significant NGF levels (0.07-0.21 ng NGF/g wet weight) were found in various other brain regions. mRNANGF was found in the hippocampus and cortex but not in the septum. This suggests that magnocellular cholinergic neurons of the basal forebrain are supplied with NGF via retrograde axonal transport from their fields of innervation. These results, taken together with those of previous studies showing that these neurons are responsive to NGF, support the concept that NGF acts as trophic factor for magnocellular cholinergic neurons.

Degeneration of dopaminergic neurons in the substantia nigra is characteristic for Parkinson's disease (PD), the second most common neurodegenerative disorder. Mitochondrial dysfunction is believed to contribute to the etiology of PD. Although most cases are sporadic, recent evidence points to a number of genes involved in familial variants of PD. Among them, a loss-of-function of phosphatase and tensin homolog-induced kinase 1 (PINK1; PARK6) is associated with rare cases of autosomal recessive parkinsonism. In HeLa cells, RNA interference-mediated downregulation of PINK1 results in abnormal mitochondrial morphology and altered membrane potential. Morphological changes of mitochondria can be rescued by expression of wild-type PINK1 but not by PD-associated PINK1 mutants. Moreover, primary cells derived from patients with two different PINK1 mutants showed a similar defect in mitochondrial morphology. Human parkin but not PD-associated mutants could rescue mitochondrial pathology in human cells like wild-type PINK1. Our results may therefore suggest that PINK1 deficiency in humans results in mitochondrial abnormalities associated with cellular stress, a pathological phenotype, which can be ameliorated by enhanced expression of parkin.

A decrease in ataxin-2 levels leads to a reduction in the aggregation of TDP-43, markedly increased lifespan and improved motor function in a transgenic mouse model of TDP-43 proteinopathy. Ataxin-2 polyglutamine expansions increase the risk for amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and cause spinocerebellar ataxia type 2 (SCA2), two neurodegenerative diseases without a cure. A pair of papers this week report therapeutic approaches towards reducing ataxin-2. Nearly all ALS patients have toxic aggregates of the protein TDP-43 in the brain and spinal cord. Lowering ataxin-2 has been shown to suppress TDP-43 toxicity in yeast and flies, and Lindsay Becker et al. now show that lowering ataxin-2 in mice, genetically or with antisense oligonucleotides, reduces TDP-43 aggregation and toxicity, improves motor function and increases lifespan. Elsewhere in this issue, Daniel Scoles et al. test antisense oligonucleotides (ASOs) against ataxin-2 in mice models of SCA2 that recreate progressive adult-onset dysfunction and degeneration of the neuronal network. The most promising therapeutic lead is ASO7, which downregulates ATXN2 mRNA and protein and delays the onset of SCA2 phenotypes. Moreover, treatment of symptomatic mice normalizes firing of cerebellar Purkinje cells and improves motor functioning. Both papers suggest that antisense oligonucleotide-based therapeutic approaches could be used to tackle neurodegeneration. Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a rapidly progressing neurodegenerative disease that is characterized by motor neuron loss and that leads to paralysis and death 2–5 years after disease onset1. Nearly all patients with ALS have aggregates of the RNA-binding protein TDP-43 in their brains and spinal cords2, and rare mutations in the gene encoding TDP-43 can cause ALS3. There are no effective TDP-43-directed therapies for ALS or related TDP-43 proteinopathies, such as frontotemporal dementia. Antisense oligonucleotides (ASOs) and RNA-interference approaches are emerging as attractive therapeutic strategies in neurological diseases4. Indeed, treatment of a rat model of inherited ALS (caused by a mutation in Sod1) with ASOs against Sod1 has been shown to substantially slow disease progression5. However, as SOD1 mutations account for only around 2–5% of ALS cases, additional therapeutic strategies are needed. Silencing TDP-43 itself is probably not appropriate, given its critical cellular functions1,6. Here we present a promising alternative therapeutic strategy for ALS that involves targeting ataxin-2. A decrease in ataxin-2 suppresses TDP-43 toxicity in yeast and flies7, and intermediate-length polyglutamine expansions in the ataxin-2 gene increase risk of ALS7,8. We used two independent approaches to test whether decreasing ataxin-2 levels could mitigate disease in a mouse model of TDP-43 proteinopathy9. First, we crossed ataxin-2 knockout mice with TDP-43 (also known as TARDBP) transgenic mice. The decrease in ataxin-2 reduced aggregation of TDP-43, markedly increased survival and improved motor function. Second, in a more therapeutically applicable approach, we administered ASOs targeting ataxin-2 to the central nervous system of TDP-43 transgenic mice. This single treatment markedly extended survival. Because TDP-43 aggregation is a component of nearly all cases of ALS6, targeting ataxin-2 could represent a broadly effective therapeutic strategy.

Background Parkinson's disease (PD) is an adult-onset movement disorder of largely unknown etiology. We have previously shown that loss-of-function mutations of the mitochondrial protein kinase PINK1 (PTEN induced putative kinase 1) cause the recessive PARK6 variant of PD. Methodology/Principal Findings Now we generated a PINK1 deficient mouse and observed several novel phenotypes: A progressive reduction of weight and of locomotor activity selectively for spontaneous movements occurred at old age. As in PD, abnormal dopamine levels in the aged nigrostriatal projection accompanied the reduced movements. Possibly in line with the PARK6 syndrome but in contrast to sporadic PD, a reduced lifespan, dysfunction of brainstem and sympathetic nerves, visible aggregates of α-synuclein within Lewy bodies or nigrostriatal neurodegeneration were not present in aged PINK1-deficient mice. However, we demonstrate PINK1 mutant mice to exhibit a progressive reduction in mitochondrial preprotein import correlating with defects of core mitochondrial functions like ATP-generation and respiration. In contrast to the strong effect of PINK1 on mitochondrial dynamics in Drosophila melanogaster and in spite of reduced expression of fission factor Mtp18, we show reduced fission and increased aggregation of mitochondria only under stress in PINK1-deficient mouse neurons. Conclusion Thus, aging Pink1−/− mice show increasing mitochondrial dysfunction resulting in impaired neural activity similar to PD, in absence of overt neuronal death.