Alzheimer's disease is a common and devastating disease for which there is no readily available biomarker to aid diagnosis or to monitor disease progression. Biomarkers have been sought in CSF but no previous study has used two-dimensional gel electrophoresis coupled with mass spectrometry to seek biomarkers in peripheral tissue. We performed a case–control study of plasma using this proteomics approach to identify proteins that differ in the disease state relative to aged controls. For discovery-phase proteomics analysis, 50 people with Alzheimer's dementia were recruited through secondary services and 50 normal elderly controls through primary care. For validation purposes a total of 511 subjects with Alzheimer's disease and other neurodegenerative diseases and normal elderly controls were examined. Image analysis of the protein distribution of the gels alone identifies disease cases with 56% sensitivity and 80% specificity. Mass spectrometric analysis of the changes observed in two-dimensional electrophoresis identified a number of proteins previously implicated in the disease pathology, including complement factor H (CFH) precursor and α-2-macroglobulin (α-2M). Using semi-quantitative immunoblotting, the elevation of CFH and α-2M was shown to be specific for Alzheimer's disease and to correlate with disease severity although alternative assays would be necessary to improve sensitivity and specificity. These findings suggest that blood may be a rich source for biomarkers of Alzheimer's disease and that CFH, together with other proteins such as α-2M may be a specific markers of this illness.

The Watson-Crick molecular model of deoxyribonucleic acid (DNA) was built with the general dimensions derived from X-ray diffraction studies. The Fourier transform of the structure has been calculated, and comparison with the X-ray data described in Part I shows that the model needs modifying. Various models were built and adjusted until reasonable agreement was obtained between the Fourier transform, averaged by rotation about the helix axis, and the observed 2-dimensional intensity data. The space group in the microcrystalline fibres of DNA appears to be P212121, and two orientations of the DNA molecules in the unit cell are possible. One orientation is compatible with the 3-dimensional intensity data; this confirms the correctness of the structure. The closest distances between neighbouring molecules are 2·7 Å between oxygen atoms. The structure is tightly packed; each nucleotide contains two distances of 2·9 Å between carbon and oxygen atoms. No bond angles differ more than 4° from those expected from study of crystal structures of the components of DNA and related compounds. The orientation of the phosphate groups agrees with that derived from measurements of the absorption by DNA of polarised infrared radiation. The deoxyribose ring is puckered, as one might expect, with the C2 atom 0·3 Å out-of-plane. An approximate method for taking into account the scatter from water when calculating the diffraction from the structure is described.

Fibres of the alkali metal salts of deoxyribonucleic acid (DNA) give a variety of X-ray diffraction patterns. The type of pattern is largely determined by the metal and the relative humidity around the fibre. An analysis has been made of the oriented crystalline pattern given by fibres of the lithium salt (LiDNA) at 66% relative humidity. The general form of the pattern is the same as that given by the sodium salt (NaDNA) at 92% relative humidity. From this form it may be deduced that the DNA molecule is helical with pitch 34 Å, probably contains two polynucleotide chains, and that each chain contains 10 nucleotides per turn. This configuration is known as the B type and exists in unfixed cell nuclei. The crystal lattice of LiDNA is orthorhombic and each unit cell contains one repeat unit of two DNA molecules. With the aid of a well-collimated X-ray beam, overlap of X-ray reflections has been minimised and 3-dimensional diffraction intensity data (90 reflections) have been obtained. Details are given of experimental technique, e.g. making DNA fibres, X-ray camera design, measurement of position and intensity of X-ray reflections, and preparation of LiDNA.

Abstract Glycogen synthase kinase‐3 (GSK‐3) is a serine/threonine kinase regulating diverse cellular functions including metabolism, transcription and cell survival. Numerous intracellular signalling pathways converge on GSK‐3 and regulate its activity via inhibitory serine‐phosphorylation. Recently, GSK‐3 has been involved in learning and memory and in neurodegeneration. Here, we present evidence that implicates GSK‐3 in synaptic plasticity. We show that phosphorylation at the inhibitory Ser9 site on GSK‐3β is increased upon induction of long‐term potentiation (LTP) in both hippocampal subregions CA1 and the dentate gyrus (DG) in vivo . The increase in inhibitory GSK‐3β phosphorylation is robust and persists for at least one hour postinduction. Furthermore, we find that LTP is impaired in transgenic mice conditionally overexpressing GSK‐3β. The LTP deficits can be attenuated/rescued by chronic treatment with lithium, a GSK‐3 inhibitor. These results suggest that the inhibition of GSK‐3 facilitates the induction of LTP and this might explain some of the negative effects of GSK‐3 on learning and memory. It follows that this role of GSK‐3β in LTP might underlie some of the cognitive dysfunction in diseases where GSK‐3 dysfunction has been implicated, including Alzheimer's and other dementias.

Although the mechanism of Aβ action in the pathogenesis of Alzheimer's disease (AD) has remained elusive, it is known to increase the expression of the antagonist of canonical wnt signalling, Dickkopf-1 (Dkk1), whereas the silencing of Dkk1 blocks Aβ neurotoxicity. We asked if clusterin, known to be regulated by wnt, is part of an Aβ/Dkk1 neurotoxic pathway. Knockdown of clusterin in primary neurons reduced Aβ toxicity and DKK1 upregulation and, conversely, Aβ increased intracellular clusterin and decreased clusterin protein secretion, resulting in the p53-dependent induction of DKK1. To further elucidate how the clusterin-dependent induction of Dkk1 by Aβ mediates neurotoxicity, we measured the effects of Aβ and Dkk1 protein on whole-genome expression in primary neurons, finding a common pathway suggestive of activation of wnt–planar cell polarity (PCP)–c-Jun N-terminal kinase (JNK) signalling leading to the induction of genes including EGR1 (early growth response-1), NAB2 (Ngfi-A-binding protein-2) and KLF10 (Krüppel-like factor-10) that, when individually silenced, protected against Aβ neurotoxicity and/or tau phosphorylation. Neuronal overexpression of Dkk1 in transgenic mice mimicked this Aβ-induced pathway and resulted in age-dependent increases in tau phosphorylation in hippocampus and cognitive impairment. Furthermore, we show that this Dkk1/wnt–PCP–JNK pathway is active in an Aβ-based mouse model of AD and in AD brain, but not in a tau-based mouse model or in frontotemporal dementia brain. Thus, we have identified a pathway whereby Aβ induces a clusterin/p53/Dkk1/wnt–PCP–JNK pathway, which drives the upregulation of several genes that mediate the development of AD-like neuropathologies, thereby providing new mechanistic insights into the action of Aβ in neurodegenerative diseases.