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FRETベースのタウ播種アッセイは、タウフィラメントのプリオン様テンプル化された集合体を表していない
FRET-based Tau seeding assay does not represent prion-like templated assembly of Tau filaments.
PMID: 32677995 DOI: 10.1186/s13024-020-00389-1.
抄録
クロスベータ構造に基づくアミロイド線維へのタウの凝集は、アルツハイマー病（AD）を含むいくつかのタウ症の特徴である。病的なコンフォメーションを有するタウの細胞間伝播は、重要な疾患メカニズムとして示唆されている。これは、プリオン病の発症に提案されている核化重合のメカニズムに類似した、レシピエント細胞におけるナイーブなタウの病的状態へのテンポラリーな変換、続いて病的なタウ線維の集合によって、ADにおけるタウ病の伝播を引き起こすと考えられている。細胞培養において、このプロセスは、レシピエント細胞が、GFPベースのFRET対に融合したプロアグリゲラント変異を有するタウリピートドメイン（タウ）を発現するFRETアッセイによってモニターされることが多い。レポーターGFPのサイズ（〜3nm×4nmのバレル）は、β鎖距離（0.47nm）よりも〜7倍大きいので、これは潜在的な立体衝突を指摘している。そこで、我々はGFPタグがタウやタウの凝集に与える影響を調べた。光散乱、原子間力顕微鏡(AFM)、走査透過型電子顕微鏡(STEM)などの生物物理学的手法を用いて、タウ-GFPの集合体が著しく阻害され、アルツハイマー型フィラメントの集合体とは相容れないことを見出した。これらの観察は、ADにおけるタウ病理の伝播は、タウの細胞間拡散を介して伝達されるタウタンパク質のプリオン様テンプレ化された凝集によって引き起こされるという仮説に反論している。このように、受信細胞で観察されたFRETの局所的な増加は、病理学的反応の有効な特徴であるかもしれないが、我々のデータは、それがタウのフィラメントの集合とは異なるプロセスによって引き起こされることを主張している。
Tau aggregation into amyloid fibers based on the cross-beta structure is a hallmark of several Tauopathies, including Alzheimer Disease (AD). Trans-cellular propagation of Tau with pathological conformation has been suggested as a key disease mechanism. This is thought to cause the spreading of Tau pathology in AD by templated conversion of naive Tau in recipient cells into a pathological state, followed by assembly of pathological Tau fibers, similar to the mechanism of nucleated polymerization proposed for prion pathogenesis. In cell cultures, the process is often monitored by a FRET assay where the recipient cell expresses the Tau repeat domain (Tau) with a pro-aggregant mutation, fused to GFP-based FRET pairs. Since the size of the reporter GFP (barrel of ~ 3 nm × 4 nm) is ~ 7 times larger than the β-strand distance (0.47 nm), this points to a potential steric clash. Hence, we investigated the influence of the GFP tag on Tau or Tau aggregation. Using biophysical methods (light scattering, atomic force microscopy (AFM), and scanning-transmission electron microscopy (STEM)), we found that the assembly of Tau-GFP was severely inhibited and incompatible with that of Alzheimer filaments. These observations argue against the hypothesis that the propagation of Tau pathology in AD is caused by the prion-like templated aggregation of Tau protein, transmitted via cell-to-cell spreading of Tau. Thus, even though the observed local increase of FRET in recipient cells may be a valid hallmark of a pathological reaction, our data argue that it is caused by a process distinct from assembly of Tau filaments.