本稿で説明したタウ凝集アッセイは、生体内でタウの折りたたみと集計の予想される機能を模倣します。
Tau 蛋白の凝集とペアになっているヘリカル フィラメントの形成は、アルツハイマー病と他のタウオパチーの特徴です。神経変性疾患に関連付けられている他のタンパク質と比較して、タウ蛋白の報告された体外凝集速度がより少なく一貫した比較的高い可変性を示します。ここでタウの折りたたみと集計の生体に関連する予想される手順を模した体外凝集アッセイの開発について述べる.アッセイは、N 末端酸性挿入として 4 つの微小管結合ドメイン (MBD) の両方が含まれている最長のタウ アイソ (huTau441) を使用しています。生体外で集計をヘパリン添加によるトリガーおよび 96 よくマイクロ プレート フォーマットで thioflavin T 蛍光が継続的に続きます。タウ凝集アッセイは、さまざまな坑井、実験の実行および蛋白質のバッチ間再現性が高いです。集計は、タウ・ デ ・ ノボ維構造の形成の播種で非常に効率的な PHF のような形態をもたらします。タウの折りたたみと凝集のメカニズムを勉強に応用に加え現在の試金はタウの病因を妨げる薬剤をスクリーニングするための強力なツールです。
アルツハイマー病は、集約されたアミロイド β1の細胞外の老人斑の蓄積によって病理組織学的に定義されている壊滅的な神経変性疾患と細胞内蛋白のもつれを含む集計過リン酸化タウ蛋白質2。生理タウは単量体と 0-2 を含む六つのユニークなアイソ フォームとして提示 N ターミナル挿入、3 または 4 の微小管結合ドメイン3,4を選択的スプライシングと 2-3 リン酸化の平均に起因します。タウ、折りたたみ、線維構造に自己凝集が認知症個人5,6の病理学的評価として、タウの病因の重要な要素を構成することといわれています。
集約された蛋白タウもつれ広告だけでなく、前頭側頭葉変性症 (FTLD)、ピック病、進行性核上性麻痺 (PSP)、前頭 − 側頭葉認知症 (FTD)、プライマリを含む他のタウオパチーのも特長であります。加齢に伴うタウオパチー (パート)2。生化学的視点から広告に関連付けられている病理過程に光を当てることがタウの折りたたみと凝集のメカニズムを理解することと他のタウオパチー。集計堅牢な生体外の試金にも科学的側面薬剤候補7,8,9,10のスクリーニングのための貴重なツールです。核依存重合プロセス (NDP)11,12,13,14をタウの凝集に続くといわれています。NDP 動態はシグモイド、精力的に高速ダウンヒル集計プロセス続く精力的に好ましくない核形成ステップから始まります。
プリオン蛋白質、アミロイド β と α-シヌクレインを含むその他のアミロイド蛋白質とは異なりタウが生理学的な条件の下で自発的に集計されないし、も極端な pHs や高温が集計15を助長。これは最もおそらくタウ凝集のインターフェイスに存在 hydrophylic 相互作用によるです。ただし、タウは、生理的濃度で効率的に集計ヘパリン16などその他ポリ17,18誘導剤が使用されているとき。
タウの折りたたみと、集計の詳細にいくつかの光を流すタウ凝集アッセイ体外を設定するまでの努力が、彼らは体内のタウの凝集速度に信じられるものを模倣の短い来た。ほとんどの場合、タウの凝集速度はタウの核生成に関連付けられた lag phase を欠けていた。これは開始のタウ蛋白製剤の骨材の存在および/またはより生理的全長タウより多くの高い集約傾向とタウ フラグメントの使用非常に高いタウ蛋白濃度を使用しての結果をされている可能性があります。タンパク質19,20,21,22,23。さらに、先行研究は、再現性とタウ凝集速度のロバスト性の側面を解決しなかった。
ここでは、堅牢な体外タウ凝集試金タウ核生成の後、急激な成長フェーズに対応する lag phase で核依存重合の主な特徴を模倣をについて説明します。さらに、生成された組換えタウ集計は自然の繊維であり、非常に高いシード効力があります。アッセイは、またタウ バッチ間再現性の高い凝集阻害剤のスクリーニング、貴重なツールを表します。
多くの努力にもかかわらずタウ凝集速度報告は本邦日付欠如再現性のレベルおよび/または核依存重合19,20,21の機能の一部に,22,23,25です。 これはしばしば遅れ相、非能率的なシードと非維タウ凝集性の欠如によって強調されて。これらの欠点の理由は変わることができるし、最適タウ蛋白質品質 (断片化、集計、低純度等の存在。)、蛋白質および誘導の実験条件ではや試薬の選択が含まれています。もう一つの複雑になる要因は、2 つのシステイン残基タウ凝集インターフェイスの周りにある内を形成したり、インター – 分子二硫化物橋によって酸化還元環境とタウ凝集の効率に影響を与える。減らされた形態のシステイン残基を維持するために使用されている還元剤 DTT や TCEP などほとんどの方法でおよびこうして再現性25のレベルを上げます。また、タウの消散係数が非常に低いため、タンパク質濃度の正確な測定の難しさに です。
特に、いくつかのパラメーターと我々 はタウ蛋白の堅牢な再現性のある、代表的な集計プロファイルに対して重要と考えられる品質属性に着目した: 内の可能性を排除し、インター-分子ジスルフィド形成濃度測定の精度の向上や高純度タウ モノマーを上げています。すべてのこれらの試薬関連の質問我々 は最適な分析法の開発のために重大考慮する潜在的な留意点です。これらの問題に対処するため完全な長さの huTau441 は、2 つの突然変異で、C291A、C322A とは、N 末端と C 末端タグを表現しました。システイン残基の変異は、最小限の影響タウ蛋白質ジスルフィド ブリッジを制御するそれ以外の場合困難を排除しながら。比較的短い N 末端と C 末端のタグ付きタンパク質を表現すると、非常に高い純度、整合性およびモノマー コンテンツにつながった 2 段階の親和性の浄化のプロトコルを追求できました。さらに、タンパク質の吸光係数を増加しより正確な濃度測定24を許可 F8W 変異を導入しました。
高品質の蛋白質の試薬の使用、に加えて他のアッセイのパラメーターを最適化したも。最適なタウ: ヘパリンの比が 0.5 (M/M) 以前に発行された研究26に沿っては周りに識別されました。さらに、機械的及び光学機器設定が再現性と最適なパラメーターはメーカーによって多少異なる場合があることを確認することが重要です。
この試金で説明したタウの凝集は、広告でタウ病因に関連付けられ、関連のタウオパチーの特性を示しています。プロセスは、高エネルギー核の形成に対応する lag phase で始まり、線維の成長に対応する急速な成長段階が続きます。ラグ タイムが十分シード処理種子濃度 (図 5) も長すぎないので、タンパク質分解および/または非特異的凝集を避ける間の広い範囲をカバー (図の詳細に検討する広範なウィンドウを開く2). これらのセカンダリ イベントで生理的条件に時間の長い期間のため huTau441 など天然変性タンパク質を公開するとき起こり特に。得られたタウ集計表示 PHFs の形態は AD 患者の脳から分離された、単量体のタウを募集し、 de novoに変換することで非常に効率的には、集計、シードと呼ばれるプロセスが生成されます。試金は井戸、実験の実行およびタンパク質バッチ間事実上区別されて運動曲線、再現性が高いです。アプリケーションを合わせることができる現在の試金は最長タウ アイソ フォーム、huTau441 にのみ焦点を当て tau (Ameijdeら、Acta Neuropathologica 通信、プレス) の他の形態の変換を検討するさらに、それは可能解明タウ アイソ フォームの相互作用に焦点を当て、3 r と 4 r のアイソ フォームが存在する病や前頭側頭型認知症の PHFs やピック病のタウ病理が主に含まれている広告のタウの病態の違いに光を当てる可能性があります。3 r と 4 r 型のアイソ フォーム、それぞれ27。
アッセイの再現性の非常に高い読者にその特定のラボ設定で比較的容易に実装できるようにします。アッセイ体内の折りたたみとタウの凝集に信じられるものを模倣、新薬候補をスクリーニングするための貴重なツールを構成するタウ病態とそれに光を当てる、機構の研究を有効にして、干渉を評価病態プロセスの異なるステップ。
The authors have nothing to disclose.
著者は、データ解析のためのマーティン Koldijk と優れたテクニカル サポートのマーゴット ・ ヴァン ・ Winsen ハンナ Inganäs、表現と huTau441 の浄化のためヘクター Quirante を感謝したいです。
Thioflavin T | Sigma-Aldrich | T3516-5G | dry powder (Mw = 318.86 g/mol) |
Heparin | Sigma-Aldrich | H3393-50KU | dry powder (Mw = 17-19 kDa) |
TCEP | Sigma-Aldrich | 75259-1G | dry powder (MW= 286.65 g/mol) |
PBS | Gibco-Life Technologies | 10010-015 | Sterile, pH 7.4 (1X) |
0.22 μm sterile filter | Corning | 431160 | PES membrane |
0.20 μm sterile serynge filter | Corning | 431229 | PES membrane |
96-well microplates | Thermo Scientific | 9502867 | Black, flat botton |
Microplate sealers | R&D Systems | DY992 | Adhesive strips |
Synergy Neo2 Multi-Mode Microplate Reader | Biotek | Synergy Neo2 | Hybrid Technology, Gen5 Software |
Eppendorf Tubes | Eppendorf | 0030 120.086 | 1,5 ml tubes |
Ultrasonics-Branson SFX250 | Branson | 101-063-966R | 1/2" Solid Horn and 1/8" microtip |