Кіріспе

MAPT генінен түзілген алты протеин изоформасының тобы. Тау протеиндері (тубулинмен байланысты бірлік деп қысқартылған) – MAPT генінен (микротубульмен байланысты тау протеині) альтернативті жарылу арқылы түзілген алты жоғары ерігіш протеин изоформасының тобы. Олардың негізгі қызметі аксондардағы микротүтіктердің тұрақтылығын сақтау болып табылады және орталық нерв жүйесінің (ОНЖ) нейрондарында, әсіресе ми қабығында ең көп кездеседі. Олар басқа жерлерде сирек кездеседі, бірақ ОНЖ астроциттері мен олигодендроциттерінде де өте төмен деңгейде табылған. Альцгеймер ауруы және Паркинсон ауруы сияқты нерв жүйесінің патологиялары мен деменциялары гиперфосфорилирленген, ерімейтін агрегаттар – нейрофибрилляциялық түйіндерге айналған тау протеиндерімен байланысты. Тау протеиндері 1975 жылы микротүтіктер құрастыруға қажетті, жылуға төзімді протеиндер ретінде анықталды, содан бері олар ішкі тәртіпсіз протеиндер ретінде сипатталды.

Уыттылық

Тау жасушалар ішінде жинақталу арқылы уытты әсер етеді. PAR 1 киназа сияқты көптеген ферменттер уыттану механизміне қатысады. Бұл фермент 262 және 356 сериндерінің фосфорилдануын күшейтеді, ол өз кезегінде басқа киназаларды (GSK 3 және CDK5) белсендіреді, олар аурумен байланысты фосфоэпитоптардың пайда болуына себеп болады. Уыттану деңгейіне микротубулалармен байланысу деңгейі сияқты түрлі факторлар әсер етеді. Нейрофибрилляциялық түйінділер де уыттануға алып келуі мүмкін, бұл жасушалардың өліміне және танымдық қабілеттердің төмендеуіне әкеледі.

Клиникалық маңызы

Тау ақуызының гиперфосфорилирлеуі (тау инклюзиясы, pTau) Альцгеймер ауруының, фронтотемпоральды деменцияның және басқа да тау патопатияларының патогенезіне қатысты жұпталған спиральді жіптер мен түзу жіптердің түйісулерінің өздігінен құралуына алып келуі мүмкін. Альцгеймер ауруы миындағы жұпталған спиральді жіптерде таудың барлық алты изоформасы көбінесе гиперфосфорилирленген күйде кездеседі. Басқа нейродегенеративті ауруларда, белгілі бір тау изоформаларына толы агрегаттардың жинақталуы туралы хабарлар бар. Бұл ақуыз қалыпты түрінде өте ерігіш болса да, дұрыс бүлінбеген жағдайда, көптеген нейродегенеративті ауруларға себеп болатын өте ерімейтін агрегаттарды құрауы мүмкін. Тау ақуызы түйісулер арқылы нервтік синапстарды бұғаттап, тірі клетканың ыдырауына тікелей әсер етеді. Адам миының әртүрлі аймақтарындағы жынысқа байланысты тау генінің экспрессиясы жақында тау патопатияларының көрінісіндегі және оларға қатысты тәуекелдегі жыныстық айырмашылықтармен байланысты екені анықталды. Аурудың кейбір ерекшеліктері оның прион ақуыздарымен де ұқсас екенін көрсетеді.

Альцгеймер ауруының тау гипотезасы

Тау гипотезасы таудың шамадан тыс немесе бұрмаланған фосфорилирленуінің нәтижесінде ересектердегі қалыпты таудың жұпталған спиральді жіпшеге (PHF) тау және нейрофибрилляциялық түйіндерге (NFT) трансформацияланатынын көрсетеді. Аурудың сатысы NFT-нің фосфорилирлену деңгейін анықтайды. Альцгеймер ауруы (АА) кезінде кем дегенде 19 аминқышқылы фосфорилирленеді; NFT пайда болуға дейінгі фосфорилирлеу серин 199, 202 және 409-да, ал NFT ішіндегі фосфорилирлеу серин 396 және треонин 231-де жүзеге асады. Тау ақуызы изоформалары мен фосфорилирлену арқылы тубулинмен өзара әрекеттесіп, микротубула құрылымын тұрақтандырады. Альцгеймер ауруы миындағы жұпталған спиральді жіпшелерде (PHF) таудың барлық алты изоформасы көбінесе гиперфосфорилирленген күйде кездеседі. Тау мутацияларының көптеген салдары бар, оның ішінде микротубула дисфункциясы және тау изоформаларының экспрессия деңгейінің өзгеруі. Таудың функциясын және изоформалық экспрессиясын өзгертетін мутациялар гиперфосфорилирлеуге алып келеді. Мутацияларсыз таудың агрегация процесі белгісіз, бірақ фосфорилирлеудің артуы, протеаза әрекеті немесе гликозаминогликандар сияқты полианиондарға ұшырау салдары болуы мүмкін. Гиперфосфорилирленген тау микротубулаларды ыдыратады және қалыпты тау, MAPT 1 (микротубуламен байланысқан тау 1), MAPT 2 және убиквитинды PHF түйіндеріне жинақтайды. Бұл ерімейтін құрылым цитоплазмалық функцияларды бұзады және аксональды тасымалдауға кедергі келтіретін, жасуша өліміне әкелуі мүмкін. Гиперфосфорилирленген тау сезімталдығымен, киназалық және сілтілік фосфатазалық активтілігімен ерекшеленеді және бета-амилоидпен бірге Альцгеймер ауруында байқалатын патологиялық зақымданудың құрамдас бөлігі болып табылады. Жақындағы гипотеза бойынша, реелин сигналдауының төмендеуі Альцгеймер ауруындағы негізгі өзгеріс болып табылады, бұл GSK3β ингибициясының төмендеуі арқылы таудың гиперфосфорилирленуіне әкеледі. A68 – Альцгеймер ауруы бар адамдардың миында табылған тау ақуызының гиперфосфорилирленген түріне кейде (көбінесе ескі жарияланымдарда) берілген атау. 2020 жылы екі топтың зерттеушілері иммуноанализдік қан тестісінің ptau 217 ақуызының түрін анықтау арқылы деменция белгілері көрінбей тұрып, ондаған жылдар бұрын Альцгеймер ауруын диагностикалауға болатынын көрсеткен зерттеулер жариялады.

Травматикалық ми зақымдануы

Қайталанатын жеңіл ми жарақаты (ЖЖЖ) – контактілік спорттың, әсіресе американдық футболдың маңызды бөлігі және әскери жарылыстардың соққылық күші. Ол созылмалы травматикалық энцефалопатияға (СТЭ) алып келуі мүмкін, бұл жағдай гиперфосфорилирленген таудың фибриллярлық түйіндерімен сипатталады. Ауыр ми жарақатынан кейін мидың жасушааралық сұйықтығындағы тау ақуызының жоғары деңгейі нашар жағдайға байланысты.

Прион тәрізді таралу гипотезасы

"Прион тәрізді" термині Альцгеймер ауруы және фронтотемпоральды деменция сияқты әртүрлі тауопатиялардағы тау патологиясының әртүрлі аспектілерін сипаттау үшін жиі қолданылады. Нағыз приондар патологияны тарату үшін туаған ақуыздардың қате бүктелуін тудыру қабілетімен анықталады. Нағыз приондар, PRNP сияқты, түрлер арасында жұғуға қабілетті. Таудың жұқпалы екені әлі дәлелденбегендіктен, ол нағыз прион емес, "прионға ұқсас" белок деп есептеледі. Нағыз приондар сияқты, патологиялық тау агрегаттары туаған тау ақуызының қате бүктелуін тудыруға қабілетті екені көрсетілді. Тау агрегаттарының бүктелуге қабілетті және бүктелуге қабілетсіз түрлері туралы хабарламалар бар, бұл өте нақты механизмді көрсетеді.