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【背景】
阿尔茨海默病(Alzheimer disease，AD)是一种以神经元受损为主的神经退行性疾病，其脑内两大病理特征是神经元外的β淀粉样蛋白(β-Amyloid，Aβ)的沉积和神经元内的神经原纤维缠结(Neurofibrillary tangles，NFTs)聚集。NFTs的主要成分是过度磷酸化的微管相关蛋白tau。早期研究表明，在所有微管相关蛋白中，tau占据80%以上，主要功能是促进微管组装，稳定微管结构，维持微管组装与解离的平衡。正常发育过程中，tau可进行多种翻译后修饰，包括磷酸化、糖基化、泛素化、硝基化等，其中正常水平的磷酸化修饰对维持tau的功能非常重要。而过度磷酸化的tau蛋白将导致微管的结构受损、神经元轴浆运输障碍，最终导致神经元结构破坏和功能丧失。Tau的磷酸化水平与促进磷酸化的蛋白激酶和去磷酸化的磷酸酯酶的活性密切相关，其中磷酸酯酶2A(protein phosphatase 2A，PP2A)对tau的去磷酸化作用被认为尤为重要。
【目的】
开发一种新的去磷酸化靶向嵌合体(DEPhosphorylation TArgeting Chimaera， DEPTAC)，以连接tau蛋白和PP2A，促进过度磷酸化的tau蛋白发生去磷酸化和/或清除过度磷酸化的tau蛋白。
【方法】
本研究根据tau蛋白水解靶向嵌合体(PROTACs)特异性招募E3连接酶或蛋白水解相关的分子伴侣到tau蛋白的原理，设计并合成了一种能特异性招募PP2A、同时又能结合tau的新型肽嵌合体DEPTAC(~4.4kDa,C185H314N72O56)，DEPTAC由38个氨基酸组成，包含结合tau的区域[YQQYQDATADEQG(β-tubulin422–434)]、稳定肽结构的区域(GSGS )、结合PP2A的区域(KKVAVVRTPPKSP)、以及穿透细胞膜的区域(RRRRRRRR)，并且在K-18残基上结合了FITC以便于检测和观察。将tau结合段和PP2A结合段突变的肽[YQQYQAATAAAQG-GSGS-K(FITC)AVAVVRTPPASP-RRRRRRRR]作为对照。使用荧光偏震及免疫共沉淀的方法检测DEPTAC分别与tau、PP2A的结合能力；用DEPTAC处理原代海马神经元，Tau368转基因AD模型小鼠侧脑室注射DEPTAC，通过免疫印迹的方法检测其去磷酸化tau和降解tau的能力；使用电镜观察DEPTAC对突触及微管结构的影响；通过新物体识别、物体位置识别及Morris水迷宫等行为学实验检测DEPTAC对海马依赖性空间学习记忆的改善效果。
【结果】
1.DEPTAC能够同时结合tau与PP2A-Bα，且具有高的神经元穿透性；
2.在原代神经元中，DEPTAC能够特异性的增加tau多个磷酸化位点的去磷酸化，包括Ser199，Thr205，Ser396，Ser404和AT8(Ser199/Ser202/Thr205)，同时增加总tau的降解；
3.DEPTAC降低了Tau368小鼠磷酸化tau的积累；
4.DEPTAC改善了Tau368小鼠的突触可塑性并缓解了hTau诱导的微管解聚；
5.DEPTAC改善了Tau368小鼠的海马依赖性认知功能。
【结论】
去磷酸化靶向嵌合体DEPTAC能够促进过度磷酸化tau去磷酸化和降解，改善转基因动物的学习和记忆能力，为选择性促进tau蛋白去磷酸化和降解提供了一个有用的工具，为AD的治疗提供了新的思路。
阿尔茨海默病(Alzheimer disease，AD)是一种以神经元受损为主的神经退行性疾病，其脑内两大病理特征是神经元外的β淀粉样蛋白(β-Amyloid，Aβ)的沉积和神经元内的神经原纤维缠结(Neurofibrillary tangles，NFTs)聚集。NFTs的主要成分是过度磷酸化的微管相关蛋白tau。早期研究表明，在所有微管相关蛋白中，tau占据80%以上，主要功能是促进微管组装，稳定微管结构，维持微管组装与解离的平衡。正常发育过程中，tau可进行多种翻译后修饰，包括磷酸化、糖基化、泛素化、硝基化等，其中正常水平的磷酸化修饰对维持tau的功能非常重要。而过度磷酸化的tau蛋白将导致微管的结构受损、神经元轴浆运输障碍，最终导致神经元结构破坏和功能丧失。Tau的磷酸化水平与促进磷酸化的蛋白激酶和去磷酸化的磷酸酯酶的活性密切相关，其中磷酸酯酶2A(protein phosphatase 2A，PP2A)对tau的去磷酸化作用被认为尤为重要。
【目的】
开发一种新的去磷酸化靶向嵌合体(DEPhosphorylation TArgeting Chimaera， DEPTAC)，以连接tau蛋白和PP2A，促进过度磷酸化的tau蛋白发生去磷酸化和/或清除过度磷酸化的tau蛋白。
【方法】
本研究根据tau蛋白水解靶向嵌合体(PROTACs)特异性招募E3连接酶或蛋白水解相关的分子伴侣到tau蛋白的原理，设计并合成了一种能特异性招募PP2A、同时又能结合tau的新型肽嵌合体DEPTAC(~4.4kDa,C185H314N72O56)，DEPTAC由38个氨基酸组成，包含结合tau的区域[YQQYQDATADEQG(β-tubulin422–434)]、稳定肽结构的区域(GSGS )、结合PP2A的区域(KKVAVVRTPPKSP)、以及穿透细胞膜的区域(RRRRRRRR)，并且在K-18残基上结合了FITC以便于检测和观察。将tau结合段和PP2A结合段突变的肽[YQQYQAATAAAQG-GSGS-K(FITC)AVAVVRTPPASP-RRRRRRRR]作为对照。使用荧光偏震及免疫共沉淀的方法检测DEPTAC分别与tau、PP2A的结合能力；用DEPTAC处理原代海马神经元，Tau368转基因AD模型小鼠侧脑室注射DEPTAC，通过免疫印迹的方法检测其去磷酸化tau和降解tau的能力；使用电镜观察DEPTAC对突触及微管结构的影响；通过新物体识别、物体位置识别及Morris水迷宫等行为学实验检测DEPTAC对海马依赖性空间学习记忆的改善效果。
【结果】
1.DEPTAC能够同时结合tau与PP2A-Bα，且具有高的神经元穿透性；
2.在原代神经元中，DEPTAC能够特异性的增加tau多个磷酸化位点的去磷酸化，包括Ser199，Thr205，Ser396，Ser404和AT8(Ser199/Ser202/Thr205)，同时增加总tau的降解；
3.DEPTAC降低了Tau368小鼠磷酸化tau的积累；
4.DEPTAC改善了Tau368小鼠的突触可塑性并缓解了hTau诱导的微管解聚；
5.DEPTAC改善了Tau368小鼠的海马依赖性认知功能。
【结论】
去磷酸化靶向嵌合体DEPTAC能够促进过度磷酸化tau去磷酸化和降解，改善转基因动物的学习和记忆能力，为选择性促进tau蛋白去磷酸化和降解提供了一个有用的工具，为AD的治疗提供了新的思路。