リン脂質とカルモジュリンは、タウによるPMCA活性の阻害を調節します

ニューロンのCa2+シグナル伝達の破壊は、最適な細胞内Ca2+濃度を維持できないこととともに、アルツハイマー病（AD）のCa2+仮説における神経機能障害の重要な因子として提案されています。タウは、軸索輸送に不可欠な役割を果たすタンパク質であり、ADの特徴の1つを構成する神経原線維絡みなどの異常な構造を形成することができます。最近、細胞の最適なサイトゾルCa2+レベルの維持における重要な酵素である血漿膜Ca2+ -ATPase（PMCA）が膜小胞のTAUによって阻害されることを示しました。本研究では、タウが豚大脳から精製され、ホスファチジルセリンを含む脂質二重層で再構成されたシナプトソームPMCAを阻害することを示しています。注目に値するのは、タウの抑制効果は、PMCA再構成に使用されるリン脂質の充電に依存しています。さらに、PMCAの主要な内因性活性化因子であるカルモジュリンのナノモル濃度は、タウによるCa2+-ATPase活性の阻害から保護します。SH-SY5Yヒト神経芽細胞腫細胞などの細胞モデルでの結果は、精製シナプトソームPMCAで得られたものと同様に、この阻害に対するナノモラタウ濃度によるPMCAの阻害とカルモジュリンによる保護をもたらしました。また、機能研究は、ヒト脳PMCA4Bのネイティブおよび切り捨てられたバージョンでも実行されました。これは、アミロイドペプチドによって機能的に調節されることが示されており、その凝集体がADの別の特徴を構成していることが示されています。速度論的アッセイは、タウがPMCAのC末端尾部に結合し、カルモジュリン結合ドメインに近い部位で結合することを指摘しています。結論として、PMCAは、シナプス末端におけるタウ誘発性細胞質カルシウム調節不全の分子標的と見なすことができます。この記事は、Claus Heizmann、Joachim Krebs、Jacques Haiechが編集したECS会議：ECS会議の一部です。

The disruption of Ca2+ signaling in neurons, together with a failure to keep optimal intracellular Ca2+ concentrations, have been proposed as significant factors for neuronal dysfunction in the Ca2+ hypothesis of Alzheimer's disease (AD). Tau is a protein that plays an essential role in axonal transport and can form abnormal structures such as neurofibrillary tangles that constitute one of the hallmarks of AD. We have recently shown that plasma membrane Ca2+-ATPase (PMCA), a key enzyme in the maintenance of optimal cytosolic Ca2+ levels in cells, is inhibited by tau in membrane vesicles. In the present study we show that tau inhibits synaptosomal PMCA purified from pig cerebrum, and reconstituted in phosphatidylserine-containing lipid bilayers, with a Ki value of 1.5±0.2nM tau. Noteworthy, the inhibitory effect of tau is dependent on the charge of the phospholipid used for PMCA reconstitution. In addition, nanomolar concentrations of calmodulin, the major endogenous activator of PMCA, protects against inhibition of the Ca2+-ATPase activity by tau. Our results in a cellular model such as SH-SY5Y human neuroblastoma cells yielded an inhibition of PMCA by nanomolar tau concentrations and protection by calmodulin against this inhibition similar to those obtained with purified synaptosomal PMCA. Functional studies were also performed with native and truncated versions of human cerebral PMCA4b, an isoform that has been showed to be functionally regulated by amyloid peptides, whose aggregates constitutes another hallmark of AD. Kinetic assays point out that tau binds to the C-terminal tail of PMCA, at a site distinct but close to the calmodulin binding domain. In conclusion, PMCA can be seen as a molecular target for tau-induced cytosolic calcium dysregulation in synaptic terminals. This article is part of a Special Issue entitled: ECS Meeting edited by Claus Heizmann, Joachim Krebs and Jacques Haiech.