Journal Club: LRP1 is a master regulator of tau uptake and spread
Uzrok mnogih neurodegenerativnih bolesti je nakupljanje i širenje proteinskih agregata, a u tom kontekstu često se spominje protein tau (microtubule-associated protein). On ima središnju ulogu u patogenezi nekoliko neurodegenerativnih bolesti koje se jednim nazivom zovu tauopatije, a to su Alzheimerova bolest, frontotemporalna demencija i kronična traumatska encefalopatija. Istraživanja su pokazala da se tau može prenositi sa stanice na stanicu poput priona te uzrokovati pogrešno smatanje i agregaciju proteina. U ovom istraživanju autori su htjeli istražiti koji su to receptori za koje se tau veže i endocitozom ulazi u stanicu, preko kojih se proteinskih regija za njih veže te može li utišavanje gena za taj potencijalni receptor spriječiti širenje tau proteina in vivo.
S obzirom na to da su nedavna istraživanja pokazala da heparan sulfat proteoglikani imaju ulogu pri endocitozi tau proteina, a oni djeluju u sprezi s LDL receptorima (low-density lipoprotein receptors), autori su istražili mogu li neki LDL receptori utjecati na tau internalizaciju. Pomoću CRISPRi tehnologije (CRISPR interference) uočeno je da utišavanje LRP1 (low-density lipoprotein receptor-related protein 1) blokira endocitozu tau monomera i oligomera kao i kraćih tau izoformi te tau fragmenta koji sadrži samo regiju za vezanje za mikrotubule (K18) što znači da bi upravo ova regija mogla biti odgovorna za tau vezanje na LRP1. Članovi obitelji LDL receptora sadrže ponavljajuće sljedove bogate cisteinima koji vežu i internaliziraju svoje ligande stvarajući takozvane solne mostove s lizinskim ostatcima liganada. Oko 10% tau proteina čine lizini, a veliki broj nalazi se upravo u regiji za vezanje na mikrotubule. Kako bi proučili veže li se tau preko ovih lizinskih ostataka za LRP1, autori su pomoću vezanja sulfo-NHS-acetata za lizine spriječili njihovu dostupnost za druge interakcije. To je dovelo do smanjenog vezanja za LRP1 što znači da su upravo lizinski ostatci u regiji za vezanje na mikrotubule važni za tau-LRP1 interakciju. Autore je sljedeće zanimalo koja domena LRP1 receptora od četiri koje vežu ligande veže tau. U stanicama koje ne eksprimiraju LRP1 eksprimirali su četiri pojedinačne LRP1 domene s ciljem otkrivanja koja od njih može spasiti fenotip nevezanja tau proteina u LRP1 utišanim stanicama. Eksperiment je pokazao da četvrta domena potpuno spašava fenotip i koimunoprecipitira s tau, dok druga domena djelomično spašava fenotip.
Na temelju ovih rezultata, autori su htjeli istražiti utječe li LRP1 na širenje tau proteina u mozgu in vivo. Kako bi to istražili poslužili su se nedavno opisanom metodom pomoću adeno-srodnih virusa (adeno-associated virus-AAV) kojom mogu razlikovati mišje neurone koji su transducirani ljudskim tau (hTau) proteinom i onih na koje je tau protein prešao širenjem. AAV kodira jednu mRNA, a to je GFP-P2A-hTau koja je pod kontrolom citomegalovirusnog promotora. Međutim, prilikom translacije, P2A peptid cijepa sam sebe pa nastanu dva proteina: GFP i hTau. Na taj način neuroni koji su transducirani eksprimirati će oba proteina, odnosno GFP i hTau, dok će oni koji su tau preuzeli endocitozom eksprimirati samo hTau, ne i GFP. Kako bi utišali LRP1, neurone su tretirali sa short hairpin RNA (shRNA). Uočeno je da se tau iznimno mnogo proširio u miševima kojima nije utišan LRP1, dok je širenje značajno smanjeno u LRP1-knockdown miševima. Također, tau širenje nije bilo podjednako u svim regijama mozga. Najveća razlika u tau širenju između kontrole i LRP1-knockdown mozgova uočena je u korteksu i kontralateralnom hipokampusu.
Ovo istraživanje pokazalo je da LRP1 ima važnu ulogu u endocitozi tau proteina u neuronima i širenju tau proteina u mozgu. S obzirom na to da je utišavanje LRP1 dovelo do značajnog smanjenja širenja tau proteina, LRP1 bi mogao biti nova terapijska meta za tau-povezane neurodegenerativne bolesti.
Članak je objavljen ranije ove godine u časopisu Nature.
