A comparative study of Tau R2 and R3 aggregates on tau seeding in neurodegenerative diseases

Bc. Jiří HRUBÝ

Master's thesis

Abstract:

Tau, as a microtubule-associated protein, is important for the proper functions of the CNS. However, its predisposition to misfolding and prion-like properties can trigger neurodegeneration by forming intracellular aggregates of misfolded tau and destabilizing the neuronal cytoskeleton. The creation of tau aggregates preludes neurodegenerative diseases, particularly tauopathies. Dementia resulting in changes in cognitive functions is one of the primary symptoms of neurodegeneration. The number of people with dementia worldwide is in the millions, and this number is on the rise as the world population ages, with many cases remaining undiagnosed. Therefore, to facilitate research, diagnostics, and treatment development, it is crucial to develop reliable tauopathy models to better understand neurodegeneration mechanisms in vitro. We conducted a comparative study of two tau peptide fibrils, R2 and R3, used in the research of tauopathies. Their seeding activity in cell cultures was observed using western blotting and fluorescent microscopy. Our findings suggest that fibrils of both peptide types display comparable properties: (1) successfully induce seeding by inducing tau aggregation in vitro at a similar concentration range (minimal concentration) and (2) seed the aggregation of native tau in cell models with the same potency. However, R2 aggregates were found to induce intracellular aggregation faster and more efficiently. The results presented in this thesis offer fresh perspectives on the processes of tau seeding and will help further research on tauopathies.

Abstract:

Tau jako protein asociovaný s mikrotubuly je důležitý pro správné funkce CNS. Kvůli predispozici k chybnému skládání a prion-like vlastnostem však může vyvolat neurodegeneraci tvorbou intracelulárních agregátů chybně složeného tau a destabilizací neuronového cytoskeletu. Tvorba agregátů tau předchází neurodegenerativním onemocněním, zejména tauopatiím. Demence vedoucí ke změnám kognitivních funkcí je jedním z primárních symptomů neurodegenerace. Počet lidí s demencí na celém světě je v milionech a toto číslo roste s tím, jak světová populace stárne, přičemž mnoho případů zůstává nediagnostikováno. Pro usnadnění výzkumu, diagnostiky a vývoje léčby je proto zásadní vyvinout spolehlivé modely tauopatie, aby bylo možné lépe porozumět mechanismům neurodegenerace in vitro. Provedli jsme srovnávací studii dvou tau peptidových fibril, R2 a R3, používaných při výzkumu tauopatií. Jejich seeding v buněčných kulturách byl pozorován pomocí western blotu a fluorescenční mikroskopie. Naše zjištění naznačují, že fibrily obou typů peptidů vykazují srovnatelné vlastnosti: (1) úspěšně indukují seeding indukcí agregace tau in vitro v podobném koncentračním rozmezí (minimální koncentrace) a (2) seedují agregaci nativního tau v buněčných modelech se stejnou potencí. Bylo však zjištěno, že agregáty R2 indukují intracelulární agregaci rychleji a účinněji. Výsledky prezentované v této práci nabízejí nové pohledy na procesy seeding tau a pomohou dalšímu výzkumu tauopatií.

Keywords

Alzheimerova choroba, tauopatie, tau, proteinové agregáty, seeding

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 7. 2022

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Viswanath Das, PhD.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology