In vitro studier av tau-mutationer som orsakar frontotemporal demens

Alzheimers sjukdom är den vanligaste demenssjukdomen och drabbar cirka 5% av befolkningen över 65 års ålder. Hjärnan vid Alzheimers sjukdom kännetecknas av plack, som f.f.a. består av peptiden A-beta, och tangles som är intracellulära ”nystan” av patologiskt förändrat tau-protein. Vid frontotemporal demens förekommer vanligtvis endast tangles eller andra patologiska tau-aggregat i ffa hjärnans pann- och tinninglober.

Hittills har ingen säker genetisk koppling mellan tau och Alzheimers sjukdom kunnat påvisas, men ärftliga former av frontotemporal demens kan orsakas av mutationer i tau-genen. Idag är nästan 30 olika tau-mutationer beskrivna. I dessa fall börjar sjukdomen vanligtvis redan i 50-60 årsåldern och förlöper på ett mer aggressivt sätt än hos patienter utan någon känd ärftlighet. Bl.a. finns nästan alltid inslag av motoriska störningar och andra parkinson-liknande symptom i dessa fall. Sjukdomsmekanismerna vid tau-mutationer är oklara, men förefaller vara kopplade dels till förändrad post-transkriptionell processning av tau mRNA och dels till direkt konformationsförändring av själva proteinet, mekanismer som båda kan leda till en försämrad proteinfunktion. Den normala uppgiften för tau är att stabilisera nervcellens cytoskelett och facilitera axonal transport genom att binda till mikrotubuli.

På vårt laboratorium har vi en mångårig erfarenhet av molekylärgenetiska och biokemiska studier av tau-proteinet. Bl.a. har vi upptäckt flera släkter med sjukdomsframkallande mutationer i tau. Helt nyligen har vi identifierat en helt ny tau-mutation, som paradoxalt nog inte verkar leda till någon tau-patologi. Detta förhållande tyder på att det kanske inte är tangles-bildningen i sig utan någon annan mekanism som är sjukdomsframkallande, åtminstone för denna mutation.

Inom ramen för detta projekt kommer vi att undersöka olika biokemiska egenskaper hos olika tau-former, ffa hur proteinet ändrar konformation och aggregerar. För att möjliggöra studier av processen använder vi rekombinant framställt tau som vi aggregerar in vitro. Vårt laboratorium har stora erfarenheter av tekniker, som in vitro aggregering / thioflavinassays, size exclusion chromatography (SEC)- high performance liquid chromatography (HPLC), kryo-elektronmikroskopi och cirkulär dikroism, tekniker som alla kommer att utnyttjas i denna studie. Vidare kommer vi att bibringa kunskaper om hur man framställer rekombinant tau i E. coli system. Speciellt fokus kommer att ligga på studier av den nya tau-mutationen för att belysa konformations- och aggregeringsegenskaper hos denna jämfört med andra tau mutanter och icke-aggregerat tau.

Studier av detta slag är viktiga för att vi ska bättre förstå de bakomliggande sjukdomsmekansimerna vid demenssjukdom, en förutsättning för utveckling av nya effektiva farmaka.

Studien kommer att utföras under ht 2006 vid Sektionen för Molekylär Geriatrik / Uppsala Universitet under handledning av Martin Ingelsson.