Tau protein, a biomarker of Alzheimer´s disease: in vitro phosphorylation and tau-reactive antibodies characterization

• Název práce v češtině: Tau protein, biomarker Alzheimerovy choroby: in vitro fosforylace a charakterizace tau reaktivních protilátek
• Název v anglickém jazyce: Tau protein, a biomarker of Alzheimer´s disease: in vitro phosphorylation and tau-reactive antibodies characterization
• Klíčová slova: Intravenózní imunoglobuliny; magnetické částice; přirozené autoprotilátky; tau protein; post-translační modifikace; fosforylace.
• Klíčová slova anglicky: Intravenous immunoglobulins; magnetic particles; natural autoantibodies; tau protein; posttranslational modifications; phosphorylation.
• Akademický rok vypsání: 2012/2013
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra fyziologie (31-152)
• Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Zuzana Bílková, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 01.11.2012
• Datum zadání: 01.11.2012
• Datum a čas obhajoby: 21.09.2018 09:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 24.04.2018
• Datum proběhlé obhajoby: 21.09.2018
• Oponenti: MUDr. Lenka Fialová, CSc.
• Konzultanti: prof. MUDr. Aleš Bartoš, Ph.D.

Předběžná náplň práce

Uvážíme-li, že hlavními histopatologickými znaky v mozkové tkáni AN pacientů jsou senilní plaky tvořené peptidy amyloidu beta a neurofibrilární smotky obsahující konformačně pozměněné formy tau protein, lze AN pokládat za nemoc způsobenou patologickou konformací proteinů. Právě eliminace vzniku a ukládání toxických forem proteinů s pozměněnou konformací nebo jejich odklízení by mohly být klíčovými mechanismy v léčbě AN. V duchu této hypotézy se nyní zkoumají možnosti imunoterapie založené na podávání protilátek namířených proti patologickým formám amyloidu beta a/nebo tau proteinu. Tau patologie u AN je z velké části na poruchách metabolismu amyloidu beta nezávislá a jeho anomálie lépe korelují s progresí AN v mozkové tkáni. Charakterizace přirozeně se vyskytujících protilátek namířených proti tau proteinu, které byly detekovány také v IVIG preparátech objevujících se v klinických studiích, je velice důležitým tématem.

V práci byly stanoveny tyto dílčí cíle:
1) Jedním z hlavních cílů této práce byla charakterizace tau-reaktivních přirozeně se vyskytujících protilátek izolovaných z plazmy pacientů s AN, kontrolních subjektů a z IVIG preparátu.
2) V souvislosti s předešlým cílem bylo také nutné pečlivě optimalizovat podmínky analýz vyžadujících fragmentaci tau proteinu (např. epitopové mapování), kdy se mohou vlastnosti některých jeho úseků negativně projevit na interpretaci dat z hmotnostní spektrometrie.
3) Dalším podprojektem byla příprava imobilizovaných kináz a jejich použití k fosforylaci rekombinantních tau forem pro aplikace v citlivých imunoanalytických metodách sloužících k charakterizaci přirozených tau-reaktivních protilátek.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

The main histopathological hallmarks of AD brain are senile plaques containing amyloid beta peptides and neurofibrillary tangles forming by conformational modified forms of tau protein. Thus, AD also belongs to the group of so-called protein conformational disorders. The clearance of modified and misfolded molecules, blocking their polymerization, degrading aggregates, and/or inhibiting oligomer neurotoxicity could be the crucial players in beneficial mechanisms of action in therapeutic approaches. Especially, immunotherapy directed to pathological forms of amyloid beta or toxic tau species have been at the forefront of scientific interest in recent years. Tau pathology of AD is likely to be independent on amyloid beta metabolism and tau abnormalities occurring in specific brain regions better correlates with AD progression. Thus, characterization of naturally occurring tau-reactive antibodies, which are also present in IVIG products applied in clinical trials, is a very important task.

To fulfill these tasks, specific sub-goals were set:
1) To evaluate the basic characteristics and reactivity of tau-reactive antibodies isolated from different pooled plasma samples utilizing various tau protein forms.
2) To optimize methods of epitope mapping considering specific aggregation-prone properties of tau protein enhanced after in vitro fragmentation.
3) To prepare kinase-loaded magnetic beads as a reusable system for sequential in vitro tau phosphorylation to produce highly pure defined product for further applications.