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靶向Tau蛋白單體:治療干預的潛力

發布時間:2022-07-15   點擊次數:72次

由MAPT基因編碼的微管相關蛋白tau主要在神經元中表達,tau蛋白在許多生理過程中發揮重要作用。神經細胞中tau蛋白的異常過度磷酸化和聚集是阿爾茨海默病、帕金森病和許多其他所謂的tauopathies的典型特征,強調了理解、預防或逆轉這一過程的必要性。通過靶向tau蛋白進行治療干預,研究人員希望改善患者的預后,并為目前無法治愈的神經退行性疾病開發有效的治療方法。


為什么以tau單體為靶點?

正常情況下,tau蛋白是單體的,在成人大腦中以6種不同的亞型(長度為352 - 441個氨基酸)表達1。這些參與調節微管的組裝和穩定性,這是軸突生長和突觸囊泡運輸的關鍵。然而,在病理條件下,過度磷酸化的tau單體從帶負電荷的微管中分離,首先聚集成寡聚體,然后聚集成神經原纖維纏結(NFTs),進而導致神經元變性2,3。

盡管tau蛋白的病理機制尚未完全了解,但已經提出了幾個假說。一種建議是,天然Tau蛋白通過結構轉變衍生出的具有種子活性的tau單體可能引發聚集,這表明了阻止這種轉化的治療潛力4。另一種觀點認為,溶酶體應激可能刺激種子活性單體tau蛋白釋放到細胞外空間,促使研究人員考慮抑制溶酶體胞外作用的治療用途5。我們也知道,疾病相關的突變可以破壞tau蛋白內具有聚集傾向的VQIVYK基序,因此這可能被證明是一個有價值的治療靶點6。


tau單體如何用于聚集性分析?

已有各種模型用來研究tau蛋白聚集的過程,其中許多模型依賴于重組tau單體在體外復制聚集組裝。一種流行的方法是使用聚集誘導劑,如聚陰離子(如肝素)、脂肪酸(如花生四烯酸)或tau原纖維絲從tau單體中形成聚集物,使用熒光探針硫黃素S(結合豐富的β薄片結構)實時監測聚集物的形成;例如,這允許比較不同tau蛋白異構體、截斷的tau蛋白結構域或蛋白質突變體的聚集率3。其他類型的分析旨在研究在各種細胞系中過表達tau單體的影響,同樣使用諸如硫黃素S等次級方法來跟蹤聚合產物。


用于聚合分析的高質量tau單體

我們研發了一系列的試劑用于神經退行性疾病Tau蛋白的研究。其中包括在大腸桿菌(spr -327)或桿狀病毒(spr -473)中表達的人類活性重組Tau441 (2N4R)、P301S突變蛋白單體、人類活性重組Tau441 (2N4R)野生型蛋白單體(spr -479)、人類活性重組Tau (K18)、P301L突變蛋白單體(spr -328)以及人類活性重組Tau (K18) K280缺失蛋白單體(spr -476)。我們的活性人重組截取Tau片段 (AA297-391)蛋白單體dGAE (spr -444)和dGAE C322A (spr -445),以及活性小鼠重組Tau441 (2N4R), P301S 突變蛋白單體 (spr -474)補充了這些蛋白。其中許多已通過使用硫黃素T監測聚集得到驗證。

 

靶向Tau蛋白單體:治療干預的潛力


硫黃素T是一種熒光染料,可與富含β薄片的結構結合,如tau原纖維中的結構。結合后,染料的發射光譜發生紅移,熒光強度增加。硫黃素T發射曲線顯示,當截斷tau片段(AA297-391) (dGAE C322A)單體與截斷tau片段(AA297-391) (dGAE C322A)預形成原纖維(Type 1)結合時,熒光隨時間增加(與tau聚集相關)。



REFERENCES

1. Tau-mediated Neurodegeneration and Potential Implications in Diagnosis and Treatment of Alzheimer’s Disease, Wu XL et al, Chin Med J (Engl). 2017 Dec 20;130(24):2978-2990

2. Phosphorylation and Dephosphorylation of Tau Protein During Synthetic Torpor, Luppi M et al, Front. Neuroanat., 06 June 2019

3. Cell-based Models To Investigate Tau Aggregation, Lim S et al, Comput Struct Biotechnol J. 2014 Oct 2;12(20-21):7-13

4. Inert and seed-competent tau- monomers suggest structural origins of aggregation, Mirbaha H et al, Elife. 2018 Jul 10;7:e36584

5. Seeding Activity-Based Detection Uncovers the Different Release Mechanisms of Seed-Competent Tau Versus Inert Tau via Lysosomal Exocytosis, Tanaka Y et al, Front Neurosci. 2019 Nov 21;13:1258

6. Tau local structure shields an amyloid-forming motif and controls aggregation propensity, Chen D et al, Nat Commun. 2019 Jun 7;10(1):2493

 


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