The Use of Localized Proteomics to Understand the Pathogenesis of Alzheimer's Disease
Utilisation d'une approche de protéomique localisée pour comprendre la pathogénèse de la maladie d'Alzheimer
Résumé
Alzheimer's disease (AD) is characterized by the extracellular aggregation of the Amyloid-ß peptide (Aß) in amyloid plaques and by the intraneuronal accumulation of aggregated hyperphosphorylated tau (pTau) in neurofibrillary tangles (NFTs). To date, our understanding of the molecular pathways and cellular circuits involved in the toxic effects of Aß and pTau is still incomplete. To better understand how pTau exerts its toxicity in AD, we used two complementary localized proteomics approaches: (i) a quantitative proteomics method performed on microdissected NFTs from AD patients, and (ii) an Affinity-Purification Mass Spectrometry method to identify NFT-associated proteins that specifically bind to pTau. In this study, we identified 542 proteins in NFTs, and confirmed that 75 proteins present in NFTs interacted with pTau. In addition, we also identified 13 novel interactors. Among these, SCRN1 was selected for further characterization. Immunohistochemistry showed that SCRN1 was a neuronal protein that abundantly accumulated in NFTs and plaque-associated dystrophic neurites throughout the progression of AD. Quantification of SCRN1 immunohistochemistry confirmed that SCRN1 preferentially accumulated in NFTs in comparison to surrounding non-tangle containing neurons, at both early and late stages of AD. Furthermore, this association between SCRN1 and pTau was unique to AD, and was not observed in other tauopathies. Thus, SCRN1 may be a novel therapeutic target and serve as a useful biomarker to distinguish AD from other tauopathies. In conclusion, we hope that proteomic studies such as ours will lead to a better understanding of the disease mechanisms occurring in AD and other tauopathies.
La maladie d'Alzheimer (MA) se caractérise par l'agrégation extracellulaire du peptide Amyloid-ß (Aß) en plaques amyloïdes et par l'accumulation intraneuronale de Tau agrégée et anormalement phosphorylée (pTau) dans des dégénérescences neurofibrillaires (DNF). À ce jour, notre compréhension des voies moléculaires et circuits cellulaires issus des effets toxiques d'Aß et de pTau est encore incomplète. Afin de mieux comprendre comment pTau exerce sa toxicité dans la MA, nous avons utilisé deux approches complémentaires de protéomique localisée : (i) une méthode de protéomique quantitative réalisée sur des DNFs microdisséquées provenant de patients atteints de la MA, et (ii) une méthode d’Affinity-Purification Mass Spectrometry afin d’identifier les protéines associées aux DNFs qui se lient spécifiquement à pTau. Dans cette étude, nous avons identifié 542 protéines dans les DNFs, et confirmé que 75 protéines présentes dans les DNFs interagissaient avec la pTau. En outre, nous avons également identifié 13 nouveaux interacteurs. SCRN1 a été sélectionnée pour plus ample caractérisation. Nous avons montré que SCRN1 était une protéine neuronale qui s'accumulait dans les DNFs et les neurites dystrophiques associées aux plaques amyloïdes, et ceci tout à différents stades de la MA. La quantification de ces marquages a confirmé que SCRN1 s'accumulait préférentiellement dans les DNFs, aux stades précoce et avancé de la MA. En outre, cette association entre SCRN1 et la pTau était unique à la MA, et ne fut observée dans d'autres tauopathies. Ainsi, SCRN1 pourrait constituer une nouvelle cible thérapeutique et servir de biomarqueur utile pour la MA et autres tauopathies.
Origine : Version validée par le jury (STAR)