Rolle der Phosphorylierung des humanen Tau-Proteins : Einfluss auf die pathologische Aggregation und Wechselwirkung mit Mikrotubuli

Abstract

In dieser Arbeit wurde der Einfluss der Phosphorylierung auf die Tau-Mikrotubuli-Interaktion und auf die pathologische Aggregation mittels Pseudo-Phosphorylierungen untersucht (Mutationen Ser → Glu bzw. Thr → Glu). Der Effekt der Phosphorylierungsstellen in den KXGS-Motiven innerhalb der Repeats und in den SP/TP-Motiven der flankierenden Bereiche wurde mit Hilfe eines Tau-Mikrotubuli-Bindungsassays untersucht. Die Kinetik der Tau-Aggregation in paarige helikale Filamente wurde mit einem Fluoreszenz-Assay und mit Elektronenmikroskopie überprüft. Der Austausch der Aminosäuren als Einzel-, Doppel- oder Kombinationsmutationen erfolgte durch ortsgerichtete Mutagenese. Die rekombinanten Proteine wurden aus E. coli-Zellen gereinigt.

Die Pseudo-Phosphorylierungen der KXGE-Motive innerhalb der Repeat-Domäne von Tau haben einen stark negativen Einfluss sowohl auf die Tau-Mikrotubuli-Interaktion als auch auf die Aggregation in die paarigen helikalen Filamente. KXGE-Mutanten auf der Basis der untersuchten Isoformen und Konstrukte zeigen eine geringe Tendenz zur Aggregation und bilden allenfalls amorphe Aggregate statt PHFs. Dabei haben zusätzliche E-Mutationen in den flankierenden Bereichen der Repeat-Domäne keinen Einfluss auf diesen Effekt.

Die Pseudo-Phosphorylierungen in den SP/TP-Motiven in den N- und C-terminal flankierenden Bereichen der Repeats haben sowohl auf die Tau-Mikrotubuli-Interaktion als auch auf die Aggregation in die paarigen helikalen Filamente nur einen moderaten Einfluss. Die E-Mutanten in den SP/TP-Motiven zeigen im Elektronenmikroskop die typische Morphologie der paarigen helikalen Filamente.

Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass die physiologische Tau-Mikrotubuli-Wechselwirkung und die pathologische Tau-Tau-Wechselwirkung in ähnlicher Weise durch Phosphorylierung beeinflusst werden. Dies unterstützt die Annahme, dass die beiden Arten der Wechselwirkung von Tau auf ähnlichen Sequenzmotiven beruhen.