Tau jako protein asociovaný s mikrotubuly je důležitý pro správné funkce CNS. Kvůli predispozici k chybnému skládání a prion-like vlastnostem však může vyvolat neurodegeneraci tvorbou intracelulárních agregátů chybně složeného tau a destabilizací neuronového cytoskeletu. Tvorba agregátů tau předchází neurodegenerativním onemocněním, zejména tauopatiím. Demence vedoucí ke změnám kognitivních funkcí je jedním z primárních symptomů neurodegenerace. Počet lidí s demencí na celém světě je v milionech a toto číslo roste s tím, jak světová populace stárne, přičemž mnoho případů zůstává nediagnostikováno. Pro usnadnění výzkumu, diagnostiky a vývoje léčby je proto zásadní vyvinout spolehlivé modely tauopatie, aby bylo možné lépe porozumět mechanismům neurodegenerace in vitro. Provedli jsme srovnávací studii dvou tau peptidových fibril, R2 a R3, používaných při výzkumu tauopatií. Jejich seeding v buněčných kulturách byl pozorován pomocí western blotu a fluorescenční mikroskopie. Naše zjištění naznačují, že fibrily obou typů peptidů vykazují srovnatelné vlastnosti: (1) úspěšně indukují seeding indukcí agregace tau in vitro v podobném koncentračním rozmezí (minimální koncentrace) a (2) seedují agregaci nativního tau v buněčných modelech se stejnou potencí. Bylo však zjištěno, že agregáty R2 indukují intracelulární agregaci rychleji a účinněji. Výsledky prezentované v této práci nabízejí nové pohledy na procesy seeding tau a pomohou dalšímu výzkumu tauopatií.
Anotace v angličtině
Tau, as a microtubule-associated protein, is important for the proper functions of the CNS. However, its predisposition to misfolding and prion-like properties can trigger neurodegeneration by forming intracellular aggregates of misfolded tau and destabilizing the neuronal cytoskeleton. The creation of tau aggregates preludes neurodegenerative diseases, particularly tauopathies. Dementia resulting in changes in cognitive functions is one of the primary symptoms of neurodegeneration. The number of people with dementia worldwide is in the millions, and this number is on the rise as the world population ages, with many cases remaining undiagnosed. Therefore, to facilitate research, diagnostics, and treatment development, it is crucial to develop reliable tauopathy models to better understand neurodegeneration mechanisms in vitro. We conducted a comparative study of two tau peptide fibrils, R2 and R3, used in the research of tauopathies. Their seeding activity in cell cultures was observed using western blotting and fluorescent microscopy. Our findings suggest that fibrils of both peptide types display comparable properties: (1) successfully induce seeding by inducing tau aggregation in vitro at a similar concentration range (minimal concentration) and (2) seed the aggregation of native tau in cell models with the same potency. However, R2 aggregates were found to induce intracellular aggregation faster and more efficiently. The results presented in this thesis offer fresh perspectives on the processes of tau seeding and will help further research on tauopathies.
Alzheimer's disease, tauopathy, tau protein, aggregates, seeding
Rozsah průvodní práce
viii s., 41 s.
Jazyk
AN
Anotace
Tau jako protein asociovaný s mikrotubuly je důležitý pro správné funkce CNS. Kvůli predispozici k chybnému skládání a prion-like vlastnostem však může vyvolat neurodegeneraci tvorbou intracelulárních agregátů chybně složeného tau a destabilizací neuronového cytoskeletu. Tvorba agregátů tau předchází neurodegenerativním onemocněním, zejména tauopatiím. Demence vedoucí ke změnám kognitivních funkcí je jedním z primárních symptomů neurodegenerace. Počet lidí s demencí na celém světě je v milionech a toto číslo roste s tím, jak světová populace stárne, přičemž mnoho případů zůstává nediagnostikováno. Pro usnadnění výzkumu, diagnostiky a vývoje léčby je proto zásadní vyvinout spolehlivé modely tauopatie, aby bylo možné lépe porozumět mechanismům neurodegenerace in vitro. Provedli jsme srovnávací studii dvou tau peptidových fibril, R2 a R3, používaných při výzkumu tauopatií. Jejich seeding v buněčných kulturách byl pozorován pomocí western blotu a fluorescenční mikroskopie. Naše zjištění naznačují, že fibrily obou typů peptidů vykazují srovnatelné vlastnosti: (1) úspěšně indukují seeding indukcí agregace tau in vitro v podobném koncentračním rozmezí (minimální koncentrace) a (2) seedují agregaci nativního tau v buněčných modelech se stejnou potencí. Bylo však zjištěno, že agregáty R2 indukují intracelulární agregaci rychleji a účinněji. Výsledky prezentované v této práci nabízejí nové pohledy na procesy seeding tau a pomohou dalšímu výzkumu tauopatií.
Anotace v angličtině
Tau, as a microtubule-associated protein, is important for the proper functions of the CNS. However, its predisposition to misfolding and prion-like properties can trigger neurodegeneration by forming intracellular aggregates of misfolded tau and destabilizing the neuronal cytoskeleton. The creation of tau aggregates preludes neurodegenerative diseases, particularly tauopathies. Dementia resulting in changes in cognitive functions is one of the primary symptoms of neurodegeneration. The number of people with dementia worldwide is in the millions, and this number is on the rise as the world population ages, with many cases remaining undiagnosed. Therefore, to facilitate research, diagnostics, and treatment development, it is crucial to develop reliable tauopathy models to better understand neurodegeneration mechanisms in vitro. We conducted a comparative study of two tau peptide fibrils, R2 and R3, used in the research of tauopathies. Their seeding activity in cell cultures was observed using western blotting and fluorescent microscopy. Our findings suggest that fibrils of both peptide types display comparable properties: (1) successfully induce seeding by inducing tau aggregation in vitro at a similar concentration range (minimal concentration) and (2) seed the aggregation of native tau in cell models with the same potency. However, R2 aggregates were found to induce intracellular aggregation faster and more efficiently. The results presented in this thesis offer fresh perspectives on the processes of tau seeding and will help further research on tauopathies.
Alzheimer's disease, tauopathy, tau protein, aggregates, seeding
Zásady pro vypracování
Tauopathies are a group of neurodegenerative diseases characterized by the abnormal deposition of tau protein in the brain. The exact mechanisms of tau pathology induction are still yet to be elucidated. This study will use exogenous Tau R2 and R3 aggregates to investigate differences in intracellular tau seeding, a potential mechanism leading to tau pathology, using synthetic peptides of tau, Tau RD P301S biosensor cells, fluorescent microscopy and Western blotting.
Zásady pro vypracování
Tauopathies are a group of neurodegenerative diseases characterized by the abnormal deposition of tau protein in the brain. The exact mechanisms of tau pathology induction are still yet to be elucidated. This study will use exogenous Tau R2 and R3 aggregates to investigate differences in intracellular tau seeding, a potential mechanism leading to tau pathology, using synthetic peptides of tau, Tau RD P301S biosensor cells, fluorescent microscopy and Western blotting.
Seznam doporučené literatury
Antitumour drugs targeting Tau R3 VQIVYK and Cys322 Prevent Seeding of endogenous Tau aggregates by Exogenous Seeds. The FEBS Journal. 2021, 289:1929-1949.
Tau secretion and propagation: perspectives for potential preventive interventions in Alzheimer's disease and other tauopathies. Experimental Neurology. 2021, 343:113756.
Biophysical properties of a tau seed. Sci Rep. 2021 Jun 30;11(1):13602.
Quantitative Methods for the Detection of Tau Seeding Activity in Human Biofluids. Frontier in Neuroscience. 2021 Mar 19;15:654176. doi: 10.3389/fnins.2021.654176.
Seznam doporučené literatury
Antitumour drugs targeting Tau R3 VQIVYK and Cys322 Prevent Seeding of endogenous Tau aggregates by Exogenous Seeds. The FEBS Journal. 2021, 289:1929-1949.
Tau secretion and propagation: perspectives for potential preventive interventions in Alzheimer's disease and other tauopathies. Experimental Neurology. 2021, 343:113756.
Biophysical properties of a tau seed. Sci Rep. 2021 Jun 30;11(1):13602.
Quantitative Methods for the Detection of Tau Seeding Activity in Human Biofluids. Frontier in Neuroscience. 2021 Mar 19;15:654176. doi: 10.3389/fnins.2021.654176.
Přílohy volně vložené
CD-ROM
Přílohy vázané v práci
ilustrace, grafy, schémata, tabulky
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Obhajobu diplomové práce studenta Bc. Jiřího Hrubého zahájil prof. RNDr. Zdeněk Dvořák, DrSc. et Ph.D. Student seznámil komisi s hlavními částmi a výsledky své práce. Následovalo přečtení posudku vedoucího práce Viswanath Das, Ph.D.,M.Sc. a oponenta doc. RNDr. Václava Rance, Ph.D.
Student pak reagoval na připomínky a dotazy.
Prezentace studenta obsahovala tato témata:
Protein tau a jeho asociace s mikrotubuly – struktura, charakteristika, prion-like vlastnosti, tauopatie
Struktura tau proteinu, alternativní sestřih
Choroby asociované se změnou výskytu poměru variant tau proteinu
Experimentální provedení práce
V rozpravě byly uvedeny následující připomínky či nastoleny tyto problémy:
Vztah mezi aktivitou R2 a R3 a tauopatiemi 3R a 4R
Jiné způsoby vizualizace/studia aktivity tau peptidových fibril mimo průtokové cytometrie
Otázka změny fosforylace tau agregátů v různých stádiích nemoci
Vysvětlení dat v obrázku 9 v práci
Možnost studia problému v in vivo modelech
Způsob počítání proteinových agregátů
Poloha proteinových agregátů vzhledem buňce – uvnitř nebo na povrchu?
Student na dotazy položené oponentem práce a členy komise reagoval věcně, pohotově a přiměřeně.