Λειτουργικός χαρακτηρισμός των ισομορφών της πρωτεΐνης Tau in vivo

Abstract

Accumulation of post-translationally modified Tau isoforms in the adult human brain is a hallmark of neurodegenerative diseases collectively known as Tauopathies. Even if six Tau isoforms are expressed in the adult human brain, and in pathological conditions these isoforms contribute differentially in each Tauopathy, the majority of tau studies use one tau isoform.These observations lead to the hypothesis that each of the Tau isoforms may have unique functions in physiology and pathology. In order to check this hypothesis, Drosophila melanogaster transgenic strains were utilized, which were cDNA carriers of each tau isoform. The transgenes were expressed in the fly CNS, and the memory performance, neuronal toxicity and life expectancy were assessed, as these phenotypes are compromised during Tauopathies. Furthermore, these phenotypes were assessed in two different genetic backgrounds, the former was expressing the endogenous tau gene, and the latter was not. The results show that these phenotypes correlate with the number of microtubule binding repeats which every tau has endogenously. Therefore, this thesis is a critical step for understanding the six Tau isoform functions in the adult human CNS.

Η συσσώρευση των μετα-μεταφραστικά τροποποιημένων ισομορφών της πρωτεΐνης Tau αποτελεί ορόσημο των νευροεκφυλιστικών ασθενειών γνωστών ως Tauπάθειες, με πιο γνωστή από αυτές τη νόσο Alzheimer. Αν και εκφράζονται έξι ισομορφές στον ενήλικο ανθρώπινο εγκέφαλο, η πλειοψηφία των πειραματικών μοντέλων των Tauπαθειών εξετάζουν μία ισομορφή, θεωρητικά αντιπροσωπευτική των ασθενειών. Όμως, οι Tau ισομορφές εμπλέκονται διαφορετικά στην εκάστοτε Tauπάθεια. Αυτές οι παρατηρήσεις οδηγούν στην υπόθεση ότι οι Tau ισομορφές έχουν ξεχωριστές λειτουργίες τόσο σε φυσιολογικό όσο και σε παθολογικό επίπεδο. Για τον έλεγχο αυτής της υπόθεσης χρησιμοποιήθηκε το πειραματικό μοντέλο Drosophila melanogaster. Έξι στελέχη που έφεραν τα ανθρώπινα cDNA διαγονίδια κάθε ισομορφής ελέγχθηκαν, μέσω της έκφρασής τους σε όλο το νευρικό σύστημα, για να διαπιστωθεί ο τρόπος με τον οποίο επηρεάζονται λειτουργιές όπως η απόδοση βραχύχρονης και μακρόχρονης μνήμης, το προσδόκιμο ζωής και η τοξικότητας στους νευρώνες. Επιλέχθηκαν αυτοί οι φαινότυποι διότι στις Tauπάθειες επηρεάζονται κυρίως οι γνωστικές λειτουργίες, εμφανίζεται νευροτοξικότητα, και επέρχεται τελικά ο θάνατος. Επίσης, οι παραπάνω λειτουργίες ελέγχθηκαν σε δύο γενετικά υπόβαθρα, στα οποία το ενδογενές ορθόλογο γονίδιο dTau έφερε τα αλληλόμορφα αγρίου τύπου ή ένα εκμηδενιστικό αλληλόμορφο σε ομοζυγωτία. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι φαινότυποι των στελεχών σχετίζονται με την εκάστοτε ισομορφή, και εξαρτώνται κυρίως από τον αριθμό των επαναλήψεων πρόσδεσης στους μικροσωληνίσκους, που φέρουν εγγενώς οι Tau ισομορφές. Έτσι, η παρούσα διατριβή αποτελεί θεμέλιο για την προσπάθεια αποσαφήνισης των λειτουργιών των έξι ανθρώπινων Tau ισομορφών στο ΚΝΣ του ανθρώπου.