タウパシーにおけるタウタンパク質プロファイリング：人間の脳研究

脳における誤って折り畳まれた過リン酸化Tauタンパク質の異常な蓄積は、アルツハイマー病（AD）を含むタオパシーと呼ばれるいくつかの神経変性疾患の決定的な特徴です。ADでは、この病理学的変化は、リン酸化および非リン酸化バリアントの両方を含む、非常に特異的な脳脊髄液（CSF）タウバイオマーカーに反映されています。興味深いことに、タウの病理学がすべてのタオパシーの中核にあるにもかかわらず、CSFタウのバイオマーカーは特定のタオパシー、たとえば進行性核麻痺（PSP）、PICK's Disease（PID）、および皮質菌神経変性（CBD）で変化しません。タウパシー間の共通性と違いをよりよく理解するために、免疫沈降と高解像度の質量分析を組み合わせた多重アッセイを報告します。異なるタウタンパク質アイソフォームと非リン酸化およびリン酸化ペプチドのペプチドを検出および定量化します。散発性AD（n = 10）、PSP（n = 11）、PID（n = 10）、およびCBD（n = 10（n = 10）を含む剖検で確認されたタオパチーの被験者からの脳組織の可溶性および不溶性画分のタウプロテオフォームを調査しました）、およびコントロール（n = 10）。我々の結果は、非リン酸化TAUプロファイルがタウオパチーによって異なることを示しており、一般に、コントロールと比較して不溶性タンパク質画分に微小管結合領域（MTBR）を含むペプチドの存在量が高いことを示しています。ADグループは、MTBR含有凝集体の12〜72倍高いレベルを示しました。タウアイソフォームの定量化により、3RはPIDでより豊富であり、4Rアイソフォームは不溶性画分のCBDおよびPSPでより豊富であることが示されました。23種類のリン酸化ペプチドが定量化されました。ほとんどのリン酸化ペプチドは、調査対象のすべてのタオパシーで測定可能でした。すべてのリン酸化ペプチドは、AD不溶性画分で有意に増加しました。しかし、可溶性画分でさえ、ADで二重で三リン酸化されたペプチドが有意に増加しました。結果は、AD（n = 10）、CBD（n = 10）、およびコントロール（n = 10）を含む検証コホートを使用して複製されました。私たちの研究は、リン酸化と凝集の異常なレベルが実際に非ADタウオパチーで発生することを示していますが、どちらもADで顕著に増加し、AD病理の特徴になっています。

Abnormal accumulation of misfolded and hyperphosphorylated tau protein in brain is the defining feature of several neurodegenerative diseases called tauopathies, including Alzheimer's disease (AD). In AD, this pathological change is reflected by highly specific cerebrospinal fluid (CSF) tau biomarkers, including both phosphorylated and non-phosphorylated variants. Interestingly, despite tau pathology being at the core of all tauopathies, CSF tau biomarkers remain unchanged in certain tauopathies, e.g., progressive supranuclear palsy (PSP), Pick's disease (PiD), and corticobasal neurodegeneration (CBD). To better understand commonalities and differences between tauopathies, we report a multiplex assay combining immunoprecipitation and high-resolution mass spectrometry capable of detecting and quantifying peptides from different tau protein isoforms as well as non-phosphorylated and phosphorylated peptides, including those carrying multiple phosphorylations. We investigated the tau proteoforms in soluble and insoluble fractions of brain tissue from subjects with autopsy-confirmed tauopathies, including sporadic AD (n = 10), PSP (n = 11), PiD (n = 10), and CBD (n = 10), and controls (n = 10). Our results demonstrate that non-phosphorylated tau profiles differ across tauopathies, generally showing high abundance of microtubule-binding region (MTBR)-containing peptides in insoluble protein fractions compared with controls; the AD group showed 12-72 times higher levels of MTBR-containing aggregates. Quantification of tau isoforms showed the 3R being more abundant in PiD and the 4R isoform being more abundant in CBD and PSP in the insoluble fraction. Twenty-three different phosphorylated peptides were quantified. Most phosphorylated peptides were measurable in all investigated tauopathies. All phosphorylated peptides were significantly increased in AD insoluble fraction. However, doubly and triply phosphorylated peptides were significantly increased in AD even in the soluble fraction. Results were replicated using a validation cohort comprising AD (n = 10), CBD (n = 10), and controls (n = 10). Our study demonstrates that abnormal levels of phosphorylation and aggregation do indeed occur in non-AD tauopathies, however, both appear pronouncedly increased in AD, becoming a distinctive characteristic of AD pathology.