Tau蛋白乙酰化修饰在阿尔茨海默病中的作用和机制研究

Neurofibrillary tangles, principally composed of bundles of filaments formed by microtubule associate protein Tau, is a hallmark in Alzheimer's disease (AD) as the common neurodegenerative disorder. Post-translational modifications on Tau are thought to be an important regulatory mechanism that may contribute to the propensity of Tau to aggregate and form NFTs. Most research focus on Tau phosphorylation, however in addition to phosphorylation, acetylation have been observed on Tau protein. And the function and mechanisms of Tau acetylation is not yet very clear. Our previous study found that Tau acetylation retard the kinetics of Tau fibrillization, acetylation modification involved in the regulation of Tau fiber formation. On the basis of preliminary studies, in this project using many methods of biochemistry, molecular biology, cell biology, and structural biology we will systematic and detailed analyze Tau acetylation sites in Tau transgenic mice, clarify the impact of the different acetylation sites on the affinity of Tau and microtubules and Tau fibroblasts, detecte the regulation of histone acetyltransferase and histone acetyltransferase on Tau acetylation, explore the Tau acetylation role in AD. This project will enrich the understanding the abnormal post-translational modifications of Tau pathogenic, and provide a new theoretical basis for the understanding of the pathogenesis of AD.

阿尔茨海默病是一种常见的神经退行性疾病，其重要病理特征之一就是由Tau蛋白聚集形成的神经纤维缠结。翻译后修饰是Tau成纤维过程中的重要调控因素，既往研究多集中于Tau蛋白磷酸化修饰，对Tau蛋白乙酰化修饰的研究较少，且其作用机制尚未十分明确。本课题组的前期研究发现Tau蛋白乙酰化修饰改变了Tau蛋白的成纤维动力学，乙酰化修饰参与了Tau蛋白成纤维过程的调控。本项目拟在前期研究工作的基础上，使用生物化学、分子生物学、细胞生物学和结构生物学等多方面的方法，利用Tau转基因小鼠对Tau蛋白乙酰化修饰位点进行系统详细的分析，进一步明确不同位点乙酰化对Tau蛋白结合微管和成纤维的影响，检测组蛋白乙酰转移酶和组蛋白去乙酰转移酶对Tau蛋白乙酰化修饰的调控，探讨Tau蛋白乙酰化在阿尔茨海默病发生中的作用。本项目将丰富对Tau翻译后异常修饰致病的理解，并为阿尔茨海默病的发生发展机制提供新的理论依据。

为了研究乙酰化修饰在中的对阿尔茨海默病(AD)的作用以及对Tau蛋白功能的影响及其机制研究，我们开展了相关的工作。主要研究内容包括：1. 检测了不同病理阶段Tau转基因小鼠中Tau蛋白乙酰化修饰的位点；2.鉴定了乙酰化修饰对Tau蛋白的成纤维的影响；3.检测了去乙酰化酶SIRT1在Tau转基因小鼠中的表达变化；4.检测了SIRT1对Tau蛋白乙酰化修饰的调控；5.检测了SIRT1激动剂在Tau转基因小鼠中的作用。研究结果如下：1. 随着Tau转基因小鼠月龄的不断增长，Tau蛋白的乙酰化水平不断的上升，在AD疾病进程和Tau蛋白乙酰化水平之间存在着正相关的关系；2. 通过IP的方法纯化Tau蛋白并进行了MS鉴定，着重鉴定了R1-R4微管结合区的6个乙酰化化位点；其中K281的乙酰化可以明显加速Tau蛋白的成纤维过程；3. 发现SIRT1的表达在Tau转基因小鼠中明显的下调; 4. 细胞实验发现经SIRT1激动剂白藜芦醇处理后的Tau蛋白的表达量明显的下调。5.使用SIRT1的激动剂通过尾静脉注射的方式给药Tau转基因小鼠，结果发现其行为学与对照小鼠没有明显的差别。这些结果证明，Tau蛋白的乙酰化修饰在Tau蛋白的成纤维过程中发挥重要的作用，同时去乙酰化SIRT1可以调控Tau蛋白的乙酰化过程。丰富翻译后异常修饰影响Tau蛋白成纤维过程的假说，为了解AD的发病机制提供理论依据。