靶向Tau蛋白单体:治疗干预的潜力

由MAPT基因编码的微管相关蛋白tau主要在神经元中表达，tau蛋白在许多生理过程中发挥重要作用。神经细胞中tau蛋白的异常过度磷酸化和聚集是阿尔茨海默病、帕金森病和许多其他所谓的tauopathies的典型特征，强调了理解、预防或逆转这一过程的必要性。通过靶向tau蛋白进行治疗干预，研究人员希望改善患者的预后，并为目前无法治愈的神经退行性疾病开发有效的治疗方法。

为什么以tau单体为靶点?

正常情况下，tau蛋白是单体的，在成人大脑中以6种不同的亚型(长度为352 – 441个氨基酸)表达1。这些参与调节微管的组装和稳定性，这是轴突生长和突触囊泡运输的关键。然而，在病理条件下，过度磷酸化的tau单体从带负电荷的微管中分离，首先聚集成寡聚体，然后聚集成神经原纤维缠结(NFTs)，进而导致神经元变性2,3。

尽管tau蛋白的病理机制尚未完全了解，但已经提出了几个假说。一种建议是，天然Tau蛋白通过结构转变衍生出的具有种子活性的tau单体可能引发聚集，这表明了阻止这种转化的治疗潜力4。另一种观点认为，溶酶体应激可能刺激种子活性单体tau蛋白释放到细胞外空间，促使研究人员考虑抑制溶酶体胞外作用的治疗用途5。我们也知道，疾病相关的突变可以破坏tau蛋白内具有聚集倾向的VQIVYK基序，因此这可能被证明是一个有价值的治疗靶点6。

tau单体如何用于聚集性分析?

已有各种模型用来研究tau蛋白聚集的过程，其中许多模型依赖于重组tau单体在体外复制聚集组装。一种流行的方法是使用聚集诱导剂，如聚阴离子(如肝素)、脂肪酸(如花生四烯酸)或tau原纤维丝从tau单体中形成聚集物，使用荧光探针硫黄素S(结合丰富的β薄片结构)实时监测聚集物的形成；例如，这允许比较不同tau蛋白异构体、截断的tau蛋白结构域或蛋白质突变体的聚集率3。其他类型的分析旨在研究在各种细胞系中过表达tau单体的影响，同样使用诸如硫黄素S等次级方法来跟踪聚合产物。

用于聚合分析的高质量tau单体

我们研发了一系列的试剂用于神经退行性疾病Tau蛋白的研究。其中包括在大肠杆菌(spr -327)或杆状病毒(spr -473)中表达的人类活性重组Tau441 (2N4R)、P301S突变蛋白单体、人类活性重组Tau441 (2N4R)野生型蛋白单体(spr -479)、人类活性重组Tau (K18)、P301L突变蛋白单体(spr -328)以及人类活性重组Tau (K18) K280缺失蛋白单体(spr -476)。我们的活性人重组截取Tau片段 (AA297-391)蛋白单体dGAE (spr -444)和dGAE C322A (spr -445)，以及活性小鼠重组Tau441 (2N4R)， P301S 突变蛋白单体 (spr -474)补充了这些蛋白。其中许多已通过使用硫黄素T监测聚集得到验证。

硫黄素T是一种荧光染料，可与富含β薄片的结构结合，如tau原纤维中的结构。结合后，染料的发射光谱发生红移，荧光强度增加。硫黄素T发射曲线显示，当截断tau片段(AA297-391) (dGAE C322A)单体与截断tau片段(AA297-391) (dGAE C322A)预形成原纤维(Type 1)结合时，荧光随时间增加(与tau聚集相关)。

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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