Tau fehérje - Tau protein

MAPT
Rendelkezésre álló szerkezetek
EKT Ortológus keresés: PDBe RCSB
Azonosítók
Álnevek MAPT , DDPAC, FTDP-17, MAPTL, MSTD, MTBT1, MTBT2, PPND, PPP1R103, TAU, mikrotubulusokhoz kapcsolódó fehérje tau, Tau fehérjék, tau-40
Külső azonosítók OMIM : 157140 MGI : 97180 HomoloGene : 74962 GeneCards : MAPT
Ortológusok
Faj Emberi Egér
Entrez
Ensembl
UniProt
RefSeq (mRNS)

NM_001038609
NM_010838
NM_001285454
NM_001285455
NM_001285456

RefSeq (fehérje)

NP_001033698
NP_001272383
NP_001272384
NP_001272385
NP_034968

Helyszín (UCSC) Chr. 17: 45,89 - 46,03 Mb Kr. 11: 104,23-104,33 Mb
PubMed keresés
Wikidata
View/Edit Human Egér megtekintése/szerkesztése

A tau-fehérjék (vagy τ fehérjék , miután a görög betű ez a név ) egy csoportja hat nagymértékben oldható fehérje izoformák által termelt alternatív splicing a gén MAPT ( mikrotubulus-asszociált protein tau). Ezek szerepek elsősorban stabilitásának fenntartását mikrotubulusok a axonok és gazdag a neuronok a központi idegrendszer (CNS). Máshol kevésbé gyakoriak, de a CNS asztrocitáiban és oligodendrocitáiban is nagyon alacsony szinten expresszálódnak .

Az idegrendszer patológiái és demenciái , például az Alzheimer -kór és a Parkinson -kór olyan tau -fehérjékhez kapcsolódnak, amelyek hiperfoszforilezett oldhatatlan aggregátumokká váltak, neurofibrilláris gubancoknak . A tau-fehérjéket 1975-ben azonosították a mikrotubulusok összeállításához nélkülözhetetlen hőstabil fehérjékkel, és azóta belső rendellenességgel jellemezhetők .

A neuronokat szövettenyészetben növesztettük, és MAP2 fehérje ellenanyaggal festettük zölddel, MAP tau pirossal pedig immunfluoreszcens technikával. A MAP2 csak a dendritekben és a perikariában található, míg a tau nemcsak a dendritekben és a perikariákban, hanem az axonokban is megtalálható. Ennek eredményeként az axonok vörösnek tűnnek, míg a dendritek és a perikariák sárgának, a piros és a zöld jelzések egymásra helyezése miatt. A DNS kék színnel jelenik meg a DAPI festéssel, amely kiemeli a magokat. Kép jóvoltából EnCor Biotechnology Inc. .

Funkció

Mikrotubulusok stabilizálása

A Tau fehérjék gyakrabban találhatók az idegsejtekben, mint az emberekben a nem neuronális sejtekben. A tau egyik fő funkciója az axonális mikrotubulusok stabilitásának módosítása .Más idegrendszeri mikrotubulusokhoz kapcsolódó fehérjék (MAP-ok) hasonló funkciókat láthatnak el, amint azt a tau- knockout egerek javasolják, amelyek nem mutattak rendellenességeket az agyfejlődésben-valószínűleg azért, mert a tau hiányát más MAP-ok kompenzálják.

Bár a tau alacsony szinten van jelen a dendritekben , ahol részt vesz a posztszinaptikus állványzatban, elsősorban az axonok disztális részeiben aktív , ahol mikrotubulus stabilizációt, de szükség esetén rugalmasságot is biztosít. A Tau fehérjék kölcsönhatásba lépnek a tubulinnal, hogy stabilizálják a mikrotubulusokat és elősegítsék a tubulin mikrotubulusokká való összeállását. A Tau kétféle módon szabályozza a mikrotubulusok stabilitását: izoformák és foszforiláció .

Mikrotubulus-stabilizáló funkciója mellett a Tau-t jelzőfehérjék toborzásáról és a mikrotubulusok által közvetített axonális transzport szabályozásáról is kimutatták .

Fehérje fordítás

A Tau a fehérje transzláció negatív szabályozója mind a Drosophila , mind az emberi agyban, mivel a riboszómákhoz kötődik , ami károsodott riboszómális funkciót, a fehérjeszintézis csökkenését és a szinaptikus funkció megváltozását eredményezi.A Tau specifikusan kölcsönhatásba lép számos riboszómás fehérjével, beleértve a transzlációs rpS6 döntő szabályozóját .

Viselkedés

A tau elsődleges nem sejtes funkciója a hosszú távú memória negatív szabályozása és a szoktatás megkönnyítése (a nem asszociatív tanulás egy formája), két magasabb és integráltabb fiziológiai funkció. Mivel a tau szabályozása kritikus a memória szempontjából, ez megmagyarázhatja a kapcsolatot a tauopathiák és a kognitív károsodás között.

Egerekben, míg a jelentett tau -knockout törzsek fiatalon, idős korukban nyilvánvaló fenotípus nélkül jelennek meg, bizonyos izomgyengeséget, hiperaktivitást és félelmek kondicionálódását mutatják . Azonban úgy tűnik, hogy sem a térbeli tanulást egerekben, sem a rövid távú memóriát (tanulást) Drosophilában nem befolyásolja a tau hiánya.

Ezenkívül a tau-knockout egereknek kóros alvás-ébrenlét ciklusuk van , megnövekedett ébrenléti időszakokkal és csökkentett nem gyors szemmozgások (NREM) alvási idővel.

Egyéb funkciók

A tau egyéb jellemző funkciói közé tartozik a sejtes jelátvitel , az idegsejtek fejlődése , a neuroprotekció és az apoptózis . A tau atípusos, nem szabványos szerepeit is vizsgálják, mint például a kromoszóma stabilitásában való részvétel , a sejt transzkriptomával való kölcsönhatása, más citoszkeletális vagy szinaptikus fehérjékkel való kölcsönhatása, a mielinizációban vagy az agy inzulin jelátvitelében való szerepe, szerepe krónikus stressznek való kitettségben és depresszióban stb.

Genetika

Emberben a tau fehérjét kódoló MAPT gén a 17q 21 kromoszómán található , amely 16 exont tartalmaz . Az emberi agy fő tau fehérjét 11 exon kódolja . A 2., 3. és 10. exonokat alternatív módon összeillesztjük , ami hat tau izoformát eredményez. Az emberi agyban a tau fehérjék hat izoformából álló családot alkotnak 352–441 aminosav tartományban. A Tau-izoformák eltérőek vagy nulla, egy vagy két 29 aminosavból álló inszertben az N-terminális részen (2. és 3. exon) és három vagy négy ismétlődő régióban a C-terminális részen (10. exon). Így a központi idegrendszer leghosszabb izoforma négy ismétléssel (R1, R2, R3 és R4) és két inzerttel rendelkezik (összesen 441 aminosav), míg a legrövidebb izoform három ismétléssel (R1, R3 és R4) rendelkezik, és nincs inszert (352 amino) savak összesen).

A MAPT gén két haplocsoportok , H1 és H2, amelyben a gén megjelenik fordított orientációban. A H2 haplocsoport csak Európában és az európai származású emberekben gyakori. Úgy tűnik, hogy a H1 haplocsoport bizonyos demenciák, például az Alzheimer -kór valószínűségével jár együtt. Mindkét haplogrup jelenléte Európában azt jelenti, hogy az invertált haplotípusok közötti rekombináció a gén egyik működő példányának hiányát eredményezheti, ami veleszületett rendellenességeket eredményezhet.

Szerkezet

Hat tau izoforma létezik a humán agyszövet, és ezek kitűnnek számos kötelező domének . Három izoformának három kötődoménje van, a másik háromnak négy kötődoménje. A kötődomének a fehérje karboxiterminálisában helyezkednek el, és pozitív töltésűek (lehetővé teszik, hogy kötődjenek a negatív töltésű mikrotubulusokhoz). A négy kötődoménnel rendelkező izoformák jobban stabilizálják a mikrotubulusokat, mint azok, amelyek három kötődoménnel rendelkeznek. A Tau egy foszfoprotein, amely 79 potenciális szerin (Ser) és treonin (Thr) foszforilációs hellyel rendelkezik a leghosszabb tau izoformán. A foszforilációról körülbelül 30 helyen számoltak be normál tau fehérjékben.

A tau foszforilációját számos kináz szabályozza , beleértve a PKN -t , egy szerin/treonin kinázt . Amikor a PKN aktiválódik, foszforilálja a tau -t, ami megzavarja a mikrotubulusok szerveződését. A tau foszforilációja szintén fejlődésileg szabályozott. Például a magzati tau fokozottabban foszforilálódik az embrionális központi idegrendszerben, mint a felnőtt tau. A foszforiláció mértéke mind a hat izoformában az életkor előrehaladtával csökken a foszfatázok aktiválása miatt . A kinázokhoz hasonlóan a foszfatázok is szerepet játszanak a tau foszforilációjának szabályozásában. Például a PP2A és a PP2B egyaránt jelen vannak az emberi agyszövetben, és képesek defoszforilálni a Ser396 -ot. Ezen foszfatázok tau -hoz való kötődése befolyásolja a tau mikrotubulusokkal való kapcsolatát.

A tau foszforilációját az O -GlcNAc módosításával is szabályozzák különböző Ser és Thr csoportokon.

Gépezet

A hiperfoszforilált tau neuronokban történő felhalmozódása neurofibrilláris degenerációval jár. A tau egyik sejtből a másikba történő szaporodásának tényleges mechanizmusa nem jól azonosítható. Ezenkívül más mechanizmusok, köztük a tau felszabadulása és a toxicitás, nem tisztázottak. Tau aggregátumként helyettesíti a tubulint, ami viszont fokozza a tau fibrilizációját. Számos, szinaptikus érintkezéssel történő szaporítási módszert javasoltak, például szinaptikus sejtadhéziós fehérjéket, neuronális aktivitást és más szinaptikus és nem szinaptikus mechanizmusokat. A tau aggregáció mechanizmusa még mindig nem teljesen tisztázott, de számos tényező kedvez ennek a folyamatnak, beleértve a tau foszforilezést és a cink -ionokat.

Kiadás

A Tau részt vesz a felvételi és felszabadítási folyamatban, amelyet vetésnek neveznek. A tau fehérje mechanizmusának felvétele heparán -szulfát proteoglikánok jelenlétét igényli a sejtfelszínen, ami makropinocitózissal történik . Másrészt a tau felszabadulása az idegsejt aktivitásától függ. Sok tényező befolyásolja a tau felszabadulását, például az izoformák típusa vagy a MAPT mutációk, amelyek megváltoztatják a tau extracelluláris szintjét. Asai és munkatársai szerint a tau fehérje terjedése az entorhinalis kéregből a hippocampal régióba a betegség korai szakaszában történik. Azt is javasolták, hogy a mikroglia is részt vegyen a szállítási folyamatban, és tényleges szerepük még mindig ismeretlen.

Toxicitás

A Tau toxikus hatásokat okoz a sejteken belüli felhalmozódása révén. Sok enzim részt vesz a toxicitási mechanizmusban, mint például a PAR-1 kináz. Ez az enzim serkenti a 262 és 356 szerin foszforilációját, ami viszont más kinázok ( GSK-3 és CDK5 ) aktiválásához vezet , amelyek betegséggel kapcsolatos foszfoepitópokat okoznak . A toxicitás mértékét különböző tényezők befolyásolják, például a mikrotubulusok kötődésének mértéke. A toxicitás neurofibrilláris gubancokkal (NFT -k) is előfordulhat , ami sejthalálhoz és kognitív hanyatláshoz vezet.

Klinikai jelentőség

Hiperfoszforilezettsége a tau protein (tau zárványok , pTau) eredményezhet a self-szerelvény a gubanc a párosodott helikális fonalak és egyenes szálakból, amelyek részt vesznek a patogenezisében a Alzheimer-kór , frontotemporális demencia és más tauopátiák . Mind a hat tau -izoform gyakran hiperfoszforilezett állapotban van jelen az Alzheimer -kór agyának párosított spirális szálaiban. Más neurodegeneratív betegségekben bizonyos tau izoformákban dúsított aggregátumok lerakódásáról számoltak be. Amikor nem helyesen hajtogatott , ez az egyébként nagyon oldható fehérje képezhet rendkívül oldhatatlan aggregátumok, amelyek hozzájárulnak számos neurodegeneratív betegségek. Tau fehérje közvetlen hatással van a bontást egy élő sejt által okozott gubanc, hogy a forma és a blokk idegi szinapszisok .

A nemi specifikus tau gén expressziója az emberi agy különböző régióiban a közelmúltban szerepet játszott a tauopátiák megnyilvánulásaiban és kockázatában mutatkozó nemi különbségekben. A betegség működésének néhány aspektusa azt is sugallja, hogy bizonyos hasonlóságok vannak a prionfehérjékkel .

Az Alzheimer -kór Tau hipotézise

A tau hipotézis azt állítja, hogy a tau túlzott vagy abnormális foszforilációja azt eredményezi, hogy a normál felnőtt tau páros-spirális szálú (PHF) tau -vá és neurofibrilláris gubancokká (NFT) alakul át . A betegség stádiuma határozza meg az NFT -k foszforilációját. AD esetén legalább 19 aminosav foszforilálódik; a pre-NFT foszforiláció a 119., 202. és 409. szerinnél, míg az NFT-n belüli foszforiláció a 396. és a treonin 231. szerinnél megy végbe, izoformái és foszforilációja révén a tau fehérje kölcsönhatásba lép a tubulinnal, hogy stabilizálja a mikrotubulus-összeállítást. Mind a hat tau -izoform gyakran hiperfoszforilezett állapotban van jelen párosított spirális szálakban (PHF) az AD agyban.

A Tau mutációknak számos következményük van, beleértve a mikrotubulusok diszfunkcióját és a tau izoformák expressziós szintjének megváltozását. A tau funkcióját és izoforma kifejeződését megváltoztató mutációk hiperfoszforilációhoz vezetnek. A folyamat a tau-aggregáció hiányában a mutációk nem ismert, de eredhetnek megnövekedett foszforilációt, proteáz fellépés vagy expozíció polianionok , mint a glükózaminoglikánok . A hiperfoszforilezett tau szétszereli a mikrotubulusokat, és a normál tau -t, a MAPT 1 -et (a mikrotubulusokhoz kapcsolódó fehérje tau 1 -et), a MAPT 2 -t és az ubiquitint PHF -ek kuszájává szedi. Ez az oldhatatlan szerkezet károsítja a citoplazmatikus funkciókat és zavarja az axonális szállítást , ami sejthalálhoz vezethet.

A tau fehérje hiperfoszforilezett formái az NFT -k PHF -jeinek fő összetevői az AD betegek agyában. Jól bebizonyosodott, hogy a tau hatcsoportos szegmensei, nevezetesen a PHF6 (VQIVYK) és a PHF6* (VQIINK) régiói tau PHF aggregációt képezhetnek az AD-ben. A PHF6-on kívül a tau foszforilációjában kulcsszerepet játszanak néhány egyéb maradékhely, például a Ser285, Ser289, Ser293, Ser305 és Tyr310, amelyek a PHF6 szekvenciák C-terminálja közelében találhatók. A hiperfoszforilezett tau különbözik érzékenységétől és kinázától , valamint alkálikus foszfatáz aktivitásától, és a béta-amiloid mellett az Alzheimer-kórban észlelt kóros elváltozás összetevője.

Az A68 -at néha (főleg régebbi publikációkban) nevezik a tau fehérje hiperfoszforilezett formájának, amely az Alzheimer -kórban szenvedők agyában található.

2020-ban két csoport kutatói tanulmányokat tettek közzé, amelyek azt mutatják, hogy a fehérje p-tau-217 formájának immunvizsgálati vérvizsgálata akár évtizedekkel azelőtt is diagnosztizálhatja az Alzheimer-kórt, hogy a demencia tünetei nyilvánvalóvá válnának.

Traumás agysérülés

Az ismétlődő enyhe traumás agysérülés (TBI) a kontakt sportok , különösen az amerikai futball központi eleme , és a katonai robbanások agyrázó ereje. Ez krónikus traumás encephalopathiához (CTE) vezethet , amely állapot a hiperfoszforilezett tau fibrilláris gubancaival jellemezhető. Súlyos traumás agysérülés után az agy extracelluláris folyadékában található magas tau -fehérje rossz eredményekkel jár.

Prionszerű terjedési hipotézis

A "prionszerű" kifejezést gyakran használják a tau patológia számos aspektusának leírására különböző tauopathiákban , például az Alzheimer-kórban és a frontotemporális demenciában . A valódi prionokat az határozza meg, hogy képesek a natív fehérjék hibás összecsukódását kiváltani a patológia fenntartása érdekében. Az igazi prionok, mint a PRNP , szintén fertőzőek, és képesek keresztezni a fajokat. Mivel a tau-t még nem bizonyították fertőzőnek, nem tekinthető valódi prionnak, hanem "prionszerű" fehérjének. A valódi prionokhoz hasonlóan kimutatták, hogy a kóros tau -aggregátumok képesek a natív tau -fehérje hiányzó összecsukódását kiváltani. Mind a rosszul összehajtható, mind a nem összecsukható kompetens tau-aggregátumokról számoltak be, ami egy nagyon specifikus mechanizmust jelez.

Interakciók

A Tau fehérje kölcsönhatásba lépett:

Lásd még

Hivatkozások

További irodalom

Külső linkek