RRM隣接するTARDBP変異はRNAの結合を破壊し、TDP-43タンパク質障害を促進します

筋萎縮性側索硬化症（ALS）は、一般化される運動ニューロン変性による局所筋力低下を示し、症状発症から3〜5年以内に呼吸不全による死亡につながります。病因の不均一性にもかかわらず、TDP-43タンパク質障害は、ALSおよびTAU陰性の前頭側頭型認知症（FTD）症例の95％以上で観察される一般的な病理学的特徴です。TDP-43はDNA/RNA結合タンパク質であり、ALSおよびFTDでは、主に核であることから転位して、患部のニューロンとグリアの細胞質に洗剤耐性の過剰リン酸化凝集体を形成します。TARDBPの突然変異は、すべてのALS症例の1〜4％を占め、ほとんどすべてがRNAの結合と処理に影響を与えない低複雑さC末端ドメインで発生します。ここでは、RRM1ドメインの近くにある新しいK181E TDP-43変異を使用して、ALS/FTD Kindredを報告します。リスクのある家族に予測遺伝子検査を提供するために、変異の特性を特徴付ける一連の機能研究を実施しました。K181Eタンパク質の分光法研究では、有意な誤って折り畳みの証拠は明らかになりませんでした。RNAに結合またはスプライスすることはできませんが、トランスフェクトされた細胞に豊富な凝集体を形成します。RNAの結合を破壊し、TDP-43凝集を大幅に促進し、界面活性剤耐性および過リン酸化された包有物を形成するRRMドメインに隣接する他のALS結合変異を含めるように研究を拡張しました。最後に、K181Eは、核および細胞質封入体内で野生型TDP-43に結合し、隔離されていることを示します。したがって、RNA結合を破壊するTDP-43変異は、凝集を大幅に促進し、野生型TDP-43を促進してドミナントネガティブな方法で作動を誤ってローカリングおよび凝集させるため、病原性である可能性が高いことを実証します。この研究は、TDP-43溶解度を維持するためのRNA結合の重要性と、疾患の病因におけるTDP-43凝集の役割を強調しています。

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) presents with focal muscle weakness due to motor neuron degeneration that becomes generalized, leading to death from respiratory failure within 3-5 years from symptom onset. Despite the heterogeneity of aetiology, TDP-43 proteinopathy is a common pathological feature that is observed in >95% of ALS and tau-negative frontotemporal dementia (FTD) cases. TDP-43 is a DNA/RNA-binding protein that in ALS and FTD translocates from being predominantly nuclear to form detergent-resistant, hyperphosphorylated aggregates in the cytoplasm of affected neurons and glia. Mutations in TARDBP account for 1-4% of all ALS cases and almost all arise in the low complexity C-terminal domain that does not affect RNA binding and processing. Here we report an ALS/FTD kindred with a novel K181E TDP-43 mutation that is located in close proximity to the RRM1 domain. To offer predictive gene testing to at-risk family members, we undertook a series of functional studies to characterize the properties of the mutation. Spectroscopy studies of the K181E protein revealed no evidence of significant misfolding. Although it is unable to bind to or splice RNA, it forms abundant aggregates in transfected cells. We extended our study to include other ALS-linked mutations adjacent to the RRM domains that also disrupt RNA binding and greatly enhance TDP-43 aggregation, forming detergent-resistant and hyperphosphorylated inclusions. Lastly, we demonstrate that K181E binds to, and sequesters, wild-type TDP-43 within nuclear and cytoplasmic inclusions. Thus, we demonstrate that TDP-43 mutations that disrupt RNA binding greatly enhance aggregation and are likely to be pathogenic as they promote wild-type TDP-43 to mislocalize and aggregate acting in a dominant-negative manner. This study highlights the importance of RNA binding to maintain TDP-43 solubility and the role of TDP-43 aggregation in disease pathogenesis.