Choroby neurodegeneracyjne
Białka tau w patogenezie chorób neurodegeneracyjnych
Monika Romańczyk1
Stanisław Surma1
prof. dr hab. n. med. i n. o zdr. Marek Krzystanek2
- Struktura białek tau i ich znaczenie biologiczne
- Rola w rozwoju chorób neurodegeneracyjnych
- Możliwości przyczynowego leczenia tauopatii, na podstawie badań przedklinicznych oraz klinicznych prac eksperymentalnych
Synteza białek tau i ich struktura
Białko tau odkryli w 1975 r. Weingarten i wsp.1 Jest ono kodowane przez gen MAPT (microtubule-associated protein tau gene) zlokalizowany na chromosomie 17 (17q21.31) składającym się z 16 egzonów i należy do grupy białek związanych z mikrotubulami (MAP – microtubule-associated protein). Do innych przedstawicieli białek MAP należą: MAP2, MAP1A/B, MAP4, SCG10 oraz statmina2. Alternatywne składanie egzonów 2, 3 i 10 podczas modyfikacji potranskrypcyjnej w ośrodkowym układzie nerwowym sprawia, że białko tau występuje w 6 izoformach (2N4R, 1N4R, 0N4R, 2N3R, 1N3R oraz 0N3R) różniących się pod względem zawartości domeny wiążącej tubulinę (ryc. 1)3.
W obwodowym układzie nerwowym alternatywne składanie egzonów 4A i 6 powoduje powstanie dodatkowych izoform białka tau, określanych jako tau o wysokiej masie cząsteczkowej lub big tau3. W dojrzałym mózgu białka tau ulegają ekspresji przede wszystkim w neuronach (lokalizują się głównie w aksonach). Pewne ilości białek tau występują również w oligodendrocytach oraz w przestrzeni zewnątrzkomórkowej3. Ekspresja genu białek tau w ludzkim mózgu wykazuje znaczne zróżnicowanie regionalne. Ilości mRNA i białek tau w korze nowej są dwukrotnie wyższe niż w istocie białej i móżdżku, co może przyczyniać się do zróżnicowanej wrażliwości regionów mózgu na patologie białek tau5.
Modyfikacje potranslacyjne białek tau i ich znaczenie biologiczne
Do najważniejszych modyfikacji potranslacyjnych białek tau należą ich fosforylacja i defosforylacja. Białko tau jest fosfoproteiną zawierającą 2-3 fosforany/cząsteczkę. W warunkach fizjologicznych wiąże się z mikrotubulami, po czym następuje jego fosforylacja przez kinazy, w wyniku czego odłącza się od mikrotubul, natomiast pod wpływem działania fosfataz dochodzi do defosforylacji i ponownego połączenia się z mikrotubulą3. Opisane modyfikacje potranslacyjne są niezbędne do tego, aby białka tau mogły skutecznie regulować transport aksonalny w neuronach3.
Fizjologiczna rola białek tau
Najbardziej znaną rolą białek tau jest stabilizowanie ułożenia mikrotubul, jednak pełnią one również inne funkcje w zależności od lokalizacji w neuronach (ryc. 2)5.
W obrębie aksonów białka tau stabilizują mikrotubule, co zapewnia prawidłowe funkcjonowanie tego aktywnego cytoszkieletu komórki. Ponadto biorą udział w transporcie aksonalnym poprzez oddziaływanie z białkami: kinezyną i dyneiną. Białka tau zmniej...
