Activation of the 20S Proteasome to Normalize Tau Homeostasis
激活 20S 蛋白酶体使 Tau 稳态正常化
基本信息
- 批准号:9329344
- 负责人:
- 金额:$ 22.7万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2016
- 资助国家:美国
- 起止时间:2016-08-15 至 2019-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:26S proteasomeAcetylationAcuteAddressAgingAgonistAllosteric SiteAlpha CellAlzheimer&aposs DiseaseApicalBindingBinding ProteinsBiochemicalBiologyBortezomibBrainC-terminalCell modelCellsChemicalsDiseaseElectron MicroscopyEmployee StrikesEnzymesEquilibriumExcisionFamilyFrontotemporal DementiaGeneticGoalsHomeostasisHumanHuman ActivitiesIn VitroIndividualKnowledgeLeadLethal Dose 50LibrariesMetabolicMeteorMethodsMicroinjectionsMicrotubulesModelingMutationNeurodegenerative DisordersNeuronsNucleosome Core ParticlePathway interactionsPatientsPeptidesPharmaceutical ChemistryPhosphorylationPoint MutationPost-Translational Protein ProcessingProgressive Supranuclear PalsyProteasome InhibitorProteinsProteolysisQuality ControlRNA SplicingReagentRecombinant ProteinsResearchResistanceRoleSafetySeriesSiteSourceSpeedStructureSystemTauopathiesTimeTrypsinVariantWorkage relatedanalogbasechymotrypsindesignhigh rewardhigh riskinnovationmulticatalytic endopeptidase complexmutantnew therapeutic targetnovel strategiesoverexpressionparticlesmall moleculetau Proteinstau aggregationtau mutation
项目摘要
Project Summary/Abstract.
Microtubule-binding protein tau (MAPT/tau) accumulates to cause a family of fifteen progressive
neurodegenerative disorders, incluing frontotemporal dementia (FTD), progressive supranuclear palsy (PSP)
and some forms of Alzheimer's disease (AD). The common feature of these untreatable, fatal diseases is that
tau homeostasis is imbalanced, resulting in its accumulation and aggregation. Thus, a potential way to treat
them is to enhance the flux of tau through the proteasome. During aging, the capacity of the proteasome
pathway appears to deteriorate, potentially creating conditions that favor abnormal tau accumulation. It has
recently been observed that many cells, including neurons, contain substantial pools of 20S proteasome that
are not fully activated. We hypothesize that these “latent” pools could be mobilized to enhance tau turnover.
Indeed, it is already known that microinjection of active proteasome or over-expression of proteasome subunits
speeds the clearance of tau. Now, we propose to develop small molecules that are potent and selective
agonists of the 20S proteasome. Towards this goal, we have used structure-based methods to identify small
molecules that bind to the allosteric sites on the 20S proteasome that are responsible for “gating” the entry of
substrates. NMR studies showed that the lead molecules bind to the intended sites and EM studies show that,
consistent with the design, they “open” the 20S proteasome. Strikingly, we found that these molecules
stimulate proteasome activity between 8 to 20-fold in vitro. The lead molecule also accelerated turnover of
disease-associated tau in cell-based models, consistent with the model. The next critical step in this project is
to (SA1) pursue the structure-guided, hit-to-lead optimization of the chemical series and (SA2) characterize the
relationships between the 20S proteasome and tau homeostasis. This work is significant because it will provide
new chemical probes for use in understanding tau homeostasis, potentially validating the 20S as a new drug
target for tauopathies. The work is innovative because it employs cutting-edge computational, structural and
experimental approaches to generate allosteric agonists of an important enzyme.
项目摘要/摘要。
微管结合蛋白 tau (MAPT/tau) 积累导致一个 15 人家族进行性进展
神经退行性疾病,包括额颞叶痴呆 (FTD)、进行性核上性麻痹 (PSP)
以及某些形式的阿尔茨海默病 (AD),这些无法治愈的致命疾病的共同特征是:
tau 稳态失衡,导致其积累和聚集,因此是一种潜在的治疗方法。
它们可以增强 tau 蛋白通过蛋白酶体的通量,从而增强衰老过程中蛋白酶体的能力。
通路似乎恶化,可能会创造有利于 tau 蛋白异常积累的条件。
最近观察到,包括神经元在内的许多细胞都含有大量的 20S 蛋白酶体,
我们努力调动这些“潜在”池来提高 tau 周转率。
事实上,众所周知,活性蛋白酶体的显微注射或蛋白酶体亚基的过度表达
现在,我们建议开发有效且具有选择性的小分子。
为了实现这一目标,我们使用基于结构的方法来识别小分子。
与 20S 蛋白酶体上的变构位点结合的分子,负责“门控”
核磁共振研究表明,先导分子结合到预定位点,而电子显微镜研究表明,
与设计一致,他们“打开”了 20S 蛋白酶体,令人惊讶的是,我们发现这些分子。
在体外刺激蛋白酶体活性 8 至 20 倍,先导分子还加速了蛋白酶体的周转。
基于细胞的模型中与疾病相关的 tau 蛋白,与该模型一致,该项目的下一个关键步骤是。
(SA1) 追求化学系列的结构导向、从命中到先导的优化,(SA2) 表征
20S 蛋白酶体和 tau 稳态之间的关系这项工作意义重大,因为它将提供。
用于了解 tau 稳态的新化学探针,有可能验证 20S 作为一种新药物
这项工作具有创新性,因为它采用了尖端的计算、结构和技术。
产生重要酶的变构激动剂的实验方法。
项目成果
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