A Genome-­Wide Screen on Modifiers of Tau-­Induced Neurodegeneration Using RNAi-­Mediated Gene Silencing in Drosophila

Abstract

Intraneuronale Akkumulationen des Tau-Proteins sind ein gemeinsames Merkmal der sogenannten Tauopathien. Frontotemporale Demenz und Parkinsonismus des Chromosoms 17 (FTDP-17) ist eine Tauopathie, die durch verschiedene Mutationen in dem für Tau kodierenden Gen verursacht wird. Die Pathologie von FTDP-17 ist durch intraneuronale Ablagerungen von Tau, den sogenannten Neurofibrillären Bündeln (NFT), charakterisiert. Die wohl bekannteste Tauopathie ist die Alzheimer-Erkrankung (AD), deren zwei neuropathologische Kennzeichen extrazelluläre Amyloid-Plaques und intrazelluläre NFTs sind. Zur Aufklärung der molekularen Mechanismen, die zur Tau-induzierten Neurodegeneration beitragen, wurde ein genomweiter Screen in einem etablierten Drosophila-Modell durchgeführt: eine transgene Fliegelinie, die eine FTDP-17-assoziierte Variante (Tau[R406W]) des Microtubuli-assoziierten Proteins Tau exprimiert. Die Expression von Tau[R406W] im Facettenauge von Drosophila führt zu einer definierten pathologischen Manifestation, dem rauhen Augenphänotyp (REP). Dieser kann dazu genutzt werden, Modifikationen der Tau-induzierten Pathologie zu evaluieren. Der Screen bestand in der jeweiligen Herunterregulierung der Expression aller Drosophila-Gene mit bekanntem humanen Homolog mittels RNAi. Von 7881 untersuchten RNAi-Linien wurden etwa ein Prozent identifiziert, die einen Einfluss auf den Tau-induzierten REP hatten. Zur Identifizierung der Rolle dieser Kandidaten im Krankheitsmechanismus wurden diese zunächst in funktionale Gruppen aufgeteilt. Interessanterweise fanden sich mehrere Gene, die an intrazellulären Transportmechanismen beteiligt sind, darunter Bestandteile des Dynein/Dynactin-Komplexes, der für den retrograden Mikrotubuli-basierten Transport verantwortlich ist. Experimente zur Aufklärung der funktionalen Zusammenhänge zwischen retrogradem Transport und Tau-vermittelter Toxizität weisen darauf hin, dass in diesem Zusammenspiel eine lysosomale Dysfunktion involviert ist. Weitere Experimente identifizierten Kandidaten, die spezifisch für die R406W-Mutation sind und außerdem solche, bei denen der gezeigte Effekt vom Phosphorylierungsstatus von Tau abhängt. Zusammengefasst erbrachte der Screen eine Reihe von bisher zum Großteil unbekannten genetischen Modifikatoren von Tau-induzierter Pathologie. Aus einer Reihe von Ergebnisses lassen sich potentielle Mechanismen der Modifikation ableiten. Dabei weist diese Arbeit vor allem neue Ansätze auf, um die Tau-induzierte Pathologie zu erforschen. Diese Ansätze können für zukünftige Forschungsvorhaben genutzt werden, die am Ende zu der Entwicklung neuer therapeutischer Strategien beitragen können.