靶向抑制Dyrk1A阻断致病性tau形成及其在AD防治中的作用

阿尔茨海默病（AD）患者脑中，tau过度磷酸化并聚集成神经纤维缠结。蛋白激酶Dyrk1A促进tau的表达、抑制tau外显子10的编码和直接磷酸化tau。在唐氏综合症病人患者脑中Dyrk1A的过表达和活性增加引起或促进tau的病理性改变和致病性tau的形成，导致早发型AD。我们发现在AD患者脑中，Dyrk1A受激活的calpain I截断并活化,此截断与tau过度磷酸化和3R-tau表达明显正相关，提示Dyrk1A的活化可能与AD患者脑中tau的病理性改变和致病性tau的形成也有关。本项目拟在分子、细胞和转基因动物多个层面，系统研究（1）Dyrk1A对tau蛋白的表达、tau外显子10的可变剪接和tau磷酸化的调节作用；(2)Dyrk1A的截断和活化在AD患者脑中tau的病理性改变和致病性tau形成中的作用；(3)药物抑制Dyrk1A对致病性tau形成的阻断，为AD防治开辟新靶点。

Tau蛋白的表达增加、tau外显子10可变剪接的失调和tau的异常过度磷酸化促进致病性tau的形成和tau的病理改变。精氨酸、脯氨酸指导的丝/苏氨酸蛋白激酶Dyrk1A在AD患者脑中发生了截断。在本研究中，我们系统探讨了Dyrk1A及其截断体对tau的表达、tau外显子10的可变剪接和tau异常过度磷酸化的影响，发现1）Dyrk1A及其截断体促进tau的表达. PKA-CREB信号通路抑制tau的转录；TDP-43通过tau mRNA的3’-UTR促进tau mRNA的降解，抑制tau的表达。Dyrk1A不影响TDP-43功能；Dyrk1A稳定tau mRNA，促进tau蛋白的表达；截断使得Dyrk1A促进tau表达的能力降低；抑制Dyrk1A，使得tau的表达降低。2）Dyrk1A及其截断体抑制tau 外显子10的编码. ASF、SC35、SRp55和TDP-43促进tau外显子10的编码，9G8抑制外显子10的编码。Dyrk1A磷酸化多种剪接因子，影响他们调节tau外显子10可变剪接的功能。过表达Dyrk1A抑制tau外显子10的编码，有利于3R-tau的生成；截断使得Dyrk1A抑制tau外显子10编码的能力增强，3R-tau的表达增加；抑制Dyrk1A的活性，上调tau外显子10的编码，有利于4R-tau的生成。3) Dyrk1A及其截断体磷酸化tau. Dyrk1A磷酸化tau蛋白多个磷酸化位点，截断通过增加其催化tau磷酸化反应的最大反应速度，但不改变其Km值，增加其催化tau磷酸化的作用。4）在体内，增加Dyrk1A及其截断体的表达，促进tau的表达、增加3R-tau表达及tau在多个位点的磷酸化. 在动物体内，过表达Dyrk1A（唐氏综合症小鼠）和Dyrk1A截断体增多（兴奋性神经毒性小鼠），tau的表达增加、tau 外显子10的可变剪接失调和tau的磷酸化增加；抑制Dyrk1A或阻断Dyrk1A的截断，抑制3R-tau的表达和tau的磷酸化。本课题探讨了Dyrk1A和其截断体对tau表达调控及代谢相关环节的影响，揭示了Dyrk1A的截断与活化通过促进tau的表达、抑制tau外显子10的编码和磷酸化tau蛋白，促进致病性tau形成的分子机制。靶向抑制Dyrk1A可能通过这三个方面，干扰致病性tau的形成，在AD防治中可能具有重要作用。