Tau structure and dynamics in Alzheimer's disease

阿尔茨海默病中的 Tau 结构和动力学

基本信息

  • 批准号:
    10659553
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 51.02万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-08-15 至 2028-04-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary - Despite decades of research into Alzheimer's disease (AD), disease-modifying treatments for AD remain elusive. This is significantly due to challenges in understanding the molecular and structural basis of AD. One of the two hallmarks of AD is the neurofibrillary tangles formed by the intrinsically disordered microtubule (MT)-associated protein tau. Spreading of tau filaments in the brain is the basis of neuropathological staging of AD. AD tau is hyperphosphorylated, truncated, and decorated with other posttranslational modifications (PTMs). However, how these PTMs cause tau to dissociate from MTs and misfold into -sheet amyloids, and how tau crosses the lipid membrane to spread its pathology, is not known. AD paired helical filament (PHF) tau fibrils have a C-shaped -sheet core that encompasses part of the MT-binding repeats. But the majority of the protein, which contains most of the disease-relevant PTMs, is too disordered to be seen in cryo-electron microscopy data. Here we propose to employ solid-state NMR (ssNMR) spectroscopy, electron microscopy, mouse neuron toxicity assays, and other biochemical approaches to understand the molecular structures and dynamics of AD tau filaments, membrane-bound tau, and MT-bound tau. We hypothesize that specific charge-charge interactions underlie the varying conformations, dynamics and properties of tau when self-aggregated and when bound to its cellular partners. In the last four years, we demonstrated the feasibility of applying ssNMR to study the structures and dynamics of full-length tau fibrils formed in vitro and seeded by AD PHF tau. We will now apply this expertise to answer three questions. In Aim 1, we will investigate how phosphorylation and truncation cause AD PHF tau by determining the structures of phosphorylated tau (p-tau) fibrilized without anionic cofactors; searching for minimum constructs that replicate the AD PHF tau structure and properties; and characterizing the dynamic structures of the semi-mobile proline-rich region of tau. In Aim 2, we will investigate tau interactions with lipid membranes by measuring the conformation, dynamics and membrane insertion of monomeric tau bound to small and large unilamellar vesicles. We will determine the structures of membrane-induced tau aggregates, and probe how phosphorylation and truncation affect the structure and dynamics of membrane-bound tau. These experiments should shine light on how lipid membranes nucleate tau aggregates and how aggregated tau crosses the membrane. In Aim 3, we will investigate the structures of MT-bound tau as a function of phosphorylation, and probe how arginine-phosphate interactions in the R' domain affect tau binding to MTs. A joint study of the fibrillar, membrane-bound and MT-bound tau is crucial for understanding how tau converts from its intrinsically disordered structure to an aggregated structure that propagates in a prion-like manner. This understanding should inform the future design of drugs that interfere with this process.
项目摘要 - 尽管对阿尔茨海默病 (AD) 进行了数十年的研究,但疾病缓解 AD 的治疗方法仍然难以捉摸,这在很大程度上是由于理解分子和机制方面的挑战。 AD 的两个特征之一是由神经纤维形成的缠结。 本质上无序的微管 (MT) 相关蛋白 tau 蛋白在大脑中的传播是 AD tau 神经病理学分期的基础是过度磷酸化、截短和修饰。 其他翻译后修饰 (PTM) 然而,这些 PTM 如何导致 tau 与 MT 分离。 并错误折叠成 -片状淀粉样蛋白,以及 tau 如何穿过脂质膜传播其病理学,目前尚不清楚 已知 AD 配对螺旋丝 (PHF) tau 原纤维具有 C 形  片层核心,其中包含部分 但大多数蛋白质(包含大部分与疾病相关的 PTM)会重复。 太无序,无法在冷冻电子显微镜数据中看到。在这里,我们建议采用固态核磁共振。 (ssNMR) 光谱、电子显微镜、小鼠神经元毒性测定和其他生化分析 了解膜结合 AD tau 丝的分子结构和动力学的方法 我们捕获了不同电荷-电荷相互作用背后的特定电荷相互作用。 tau 自聚集和与其细胞结合时的构象、动力学和特性 在过去四年中,我们展示了应用 ssNMR 来研究结构的可行性。 以及体外形成并由 AD PHF tau 接种的全长 tau 原纤维的动力学,我们现在将应用它。 在目标 1 中,我们将研究磷酸化和截短是如何引起的。 AD PHF tau,通过确定无阴离子辅助因子原纤维化的磷酸化 tau (p-tau) 的结构; 寻找复制 AD PHF tau 结构和特性的最小构建体; 在目标 2 中,我们将描述 tau 半移动富含脯氨酸区域的动态结构。 通过测量构象、动力学和膜来研究 tau 与脂质膜的相互作用 插入与小和大单层囊泡结合的单体 tau 我们将确定其结构。 膜诱导的 tau 聚集体,并探讨磷酸化和截短如何影响结构 以及膜结合 tau 蛋白的动力学,这些实验应该揭示脂质膜如何发挥作用。 有核 tau 蛋白聚集以及聚集的 tau 蛋白如何穿过膜 在目标 3 中,我们将研究 MT 结合 tau 蛋白的结构作为磷酸化的函数,并探讨精氨酸磷酸化的机制 R' 结构域中的相互作用影响 tau 与 MT 的结合。纤维状、膜结合和 MT 的联合研究。 MT 结合的 tau 对于理解 tau 如何从其本质上无序的结构转变为无序结构至关重要。 这种以类似朊病毒的方式传播的聚合结构应该为未来提供信息。 设计干扰这一过程的药物。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Mei Hong其他文献

Mei Hong的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Mei Hong', 18)}}的其他基金

M. Hong RT&D
洪明 RT
  • 批准号:
    10224250
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
Molecular structures of tau aggregates studied by solid-state NMR
通过固态核磁共振研究 tau 聚集体的分子结构
  • 批准号:
    10230898
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
Solid-state NMR of the influenza M2 protein in lipid bilayers
脂质双层中流感 M2 蛋白的固态 NMR
  • 批准号:
    8508272
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
Solid-state NMR of the influenza M2 protein in lipid bilayers
脂质双层中流感 M2 蛋白的固态 NMR
  • 批准号:
    9231933
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
Solid-state NMR of influenza M2 protein in lipid bilayers
脂质双层中流感 M2 蛋白的固态 NMR
  • 批准号:
    7939909
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
Structures and Dynamics of Proton and Cation-Dependent Channels and Transporters
质子和阳离子依赖性通道和转运蛋白的结构和动力学
  • 批准号:
    10659039
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
Structures and Dynamics of Proton and Cation-Dependent Channels and Transporters
质子和阳离子依赖性通道和转运蛋白的结构和动力学
  • 批准号:
    10296879
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
Quadruple-resonance HFXY 1.3 mm CP-MAS probe for a solid-state NMR wide-bore magnet
用于固态 NMR 大口径磁体的四共振 HFXY 1.3 mm CP-MAS 探头
  • 批准号:
    10798817
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
Solid-state NMR of the influenza M2 protein in lipid bilayers
脂质双层中流感 M2 蛋白的固态 NMR
  • 批准号:
    9306548
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
Solid-state NMR of the influenza M2 protein in lipid bilayers
脂质双层中流感 M2 蛋白的固态 NMR
  • 批准号:
    8894893
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:

相似国自然基金

WASP通过影响IL-6R内吞调控Tfh发育和功能
  • 批准号:
    82302055
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
htsA蛋白通过影响碳水化合物摄取抵抗宿主免疫杀伤的机制研究
  • 批准号:
    82302535
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
脱氧胆酸通过c-Abl-YAP通路调控肠粘膜屏障功能对肝脂肪变形成影响
  • 批准号:
    82370558
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
四君子汤通过调节胃粘膜逆生细胞命运影响胃癌前疾病与胃癌发生的作用与机制研究
  • 批准号:
    82373110
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Piezo1通过PRMT1调节杯状细胞内质网稳态对IBS黏液屏障功能的影响与机制研究
  • 批准号:
    82370548
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    48 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Accelerated Neuromodulation of Prefrontal Circuitry during Clozapine Treatment
氯氮平治疗期间前额叶回路的加速神经调节
  • 批准号:
    10726660
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
Signature Research Project
签名研究项目
  • 批准号:
    10577120
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
Engineering 3D Osteosarcoma Models to Elucidate Biology and Inform Drug Discovery
工程 3D 骨肉瘤模型以阐明生物学并为药物发现提供信息
  • 批准号:
    10564801
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
Research Education Component
研究教育部分
  • 批准号:
    10730133
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
PrEP and MOUD Rapid Access for Persons who Inject Drugs: the CHORUS+ Study
注射毒品者的 PrEP 和 MOUD 快速获取:CHORUS 研究
  • 批准号:
    10682181
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了