Big Tau亚型在人类中枢和外周神经系统中的分布

Distribution of Big Tau Isoforms in the Human Central and Peripheral Nervous System

作者信息Rama Krishna Koppisetti, Nicolas R Barthélemy, Kanta Horie, Cindy V Ly, Kaleigh F Roberts, Srinivas Koutarapu, Richard J Perrin, Erin E Franklin, Chiara Pedicone, Joshua Orrick, Justin Melendez, Timothy M Miller, Chihiro Sato, Nupur Ghoshal, Alison M Goate, Celeste M Karch, Randall J Bateman, Soumya Mukherjee
PMID42473039
发布时间2026-10
DOI10.1002/ana.78300

实验完整度

高

多层级验证:MS测序、IP-PRM定量、免疫印迹、IsoSeq及CSF队列分析,含机制与功能验证。

主要模型

人死后脑组织(AD、ALS、对照) 人脊髓及外周神经组织(坐骨神经、臂丛、背根神经节) 人脑脊液(CSF)样本

重点核对

人脑组织(AD、ALS、对照)和外周神经样本的来源、分组及n数 免疫沉淀用抗体组合(Tau-1、HJ8.5、HJ8.7)及用量 质谱分析中使用的色谱柱、梯度、分辨率等参数 CSF队列的淀粉样蛋白状态和CDR分组及cutoff值 IsoSeq测序的脑区、样本数及分析流程

摘要

目的:Tau在神经退行性疾病中被广泛研究,但大多数工作聚焦于经典脑tau亚型。一种更长的亚型“big tau”由外显子4a插入产生,表达于外周神经系统(PNS)和中枢神经系统(CNS)区域。我们试图表征big tau的组成、解剖分布和疾病相关性。方法:采用质谱(MS)对big tau进行测序并绘制其在人类神经系统中的分布。死后样本包括阿尔茨海默病(AD)、肌萎缩侧索硬化(ALS)和对照的脑组织;脊髓和外周神经。还在对照和按淀粉样蛋白状态及认知障碍分层的参与者的脑脊液(CSF)中定量了big tau和经典(“small”)tau亚型。结果:人类big tau由外显子4a-long和外显子4a-short分别编码的355或251个氨基酸插入产生。外显子2、3和10的可变剪接产生多种big tau亚型。脑内总tau水平约比PNS高1,000倍;然而,big tau的相对丰度从CNS到PNS增加,占外周总tau的50%,占脑内约1%,主要定位于小脑。在CSF中,big tau水平不因淀粉样蛋白异常或认知障碍而改变,而经典tau随AD病理增加。解释:Big tau代表一种独特的tau群体,富集于PNS,并与脑源性tau的疾病相关变化解耦,提示区分big tau与经典tau可能改善tau生物标志物的解读,并有助于区分CNS神经退行性变与外周神经病理。ANN NEUROL 2026;100:709–736

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
人类big tau亚型的分子组成、解剖分布及其在神经退行性疾病中的相关性是什么?
核心机制
外显子4a(主要为4a-L)插入外显子4和5之间,产生big tau;外显子2、3和10可变剪接进一步生成多种亚型。
主要证据
通过MS鉴定外显子桥接肽,免疫印迹检测HMW tau,IsoSeq确认转录本,IP-PRM定量显示big tau从脑(~1%)到PNS(~50%)梯度增加,CSF中big tau不随AD病理改变。
研究意义
区分big tau与经典tau可能改善tau生物标志物的解读,并有助于区分CNS神经退行性变与外周神经病理。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

样本收集与处理

获取人类中枢和外周神经系统组织及CSF样本,用于tau亚型分析。

收集死后脑组织(AD、ALS、对照)、脊髓、外周神经(坐骨神经、臂丛、背根神经节)及CSF样本;组织匀浆、离心、sarkosyl处理。

2

质谱鉴定big tau序列

确定人类big tau的氨基酸序列及外显子4a插入形式。

对脑、脊髓、坐骨神经匀浆进行bottom-up串联质谱,使用自定义数据库搜索外显子4a-L和4a-S序列,鉴定外显子桥接肽。

3

免疫印迹验证HMW tau

验证big tau蛋白在高分子量条带中的表达。

使用Tau-1和Tau-5抗体对CNS和PNS组织裂解物进行免疫印迹,检测HMW(~115-90 kDa)和LMW(~65-40 kDa)tau条带。

4

IP-PRM定量tau亚型分布

定量big tau和small tau肽段在神经系统中的相对丰度。

使用抗体混合物(Tau-1, HJ8.5, HJ8.7)免疫沉淀tau,胰蛋白酶消化,加入AQUA内标肽,LC-MS/MS定量29种以上肽段。

5

IsoSeq分析big tau转录本

确认成人脑内big tau转录本表达。

对10名对照脑供体的尾状核和额中回进行长读长IsoSeq测序,分析MAPT转录本。

6

CSF tau亚型定量及临床关联分析

评估CSF中big tau和small tau水平与AD病理及认知的关系。

对CSF进行tau免疫沉淀和PRM-MS定量,分析big tau(外显子4a-L/6)和small tau(0N)肽段,与淀粉样蛋白状态、CDR、MMSE等关联。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
磷酸酶抑制剂混合物Sigma--
蛋白酶抑制剂混合物Roche--
Fisherbrand Model 120 超声破碎仪Fisherbrand--
Eppendorf Centrifuge 5424R 离心机Eppendorf--
Beckman Optima TLX 超速离心机Beckman--
4X LDS 上样缓冲液Bio-Rad--
二硫苏糖醇PierceA39255
NuPAGE Bis-Tris 小型蛋白凝胶InvitrogenNP0322
PVDF膜ImmobilonIPVH00010
Tau-1 抗体----
Tau-5 抗体ChemiconMAB361
GAPDH 抗体InvitrogenMA5-15738
β-actin 抗体Cell Signaling Technology13E5
山羊抗小鼠 IgG-HRPInvitrogenA28177
山羊抗兔 IgG-HRPCell Signaling Technology7074
West Pico PLUS 化学发光底物SuperSignal34580
West Atto 超敏底物SuperSignalA38554
Oriole 荧光凝胶染色Bio-Rad1610496
胰蛋白酶Promega--
HJ8.5 抗体----
HJ8.7 抗体----
Sepharose 珠----
Vanquish Neo 超高效液相色谱Thermo Fisher Scientific--
Orbitrap Exploris 480 质谱仪Thermo Fisher Scientific--
HSS T3 色谱柱Waters--
Orbitrap Tribrid Eclipse 质谱仪Thermo Fisher Scientific--
SuperScript IV 第一链合成系统ThermoFisher Scientific18091200
TaKaRa LA Taq DNA聚合酶(含GC缓冲液)ClontechRR02AG
AMPure PB 磁珠PacBio--
SMRTbell Express 模板制备试剂盒3.0PacBio--
PacBio Sequel II 测序平台PacBio--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
人组织样本收集
脑组织来自ADRC,n=62;脊髓和外周神经n=35;CSF n=90;分组包括AD、ALS、对照及淀粉样蛋白状态。
阅读提示:Methods: Human Tissue Samples and CSF;Table 1, Table 2, Table 3
免疫沉淀
抗体组合Tau-1、HJ8.5、HJ8.7比例;组织蛋白量50 μg,CSF体积0.5 ml;孵育2小时室温。
阅读提示:Methods: Soluble Tau Quantitation in Human Tissues and CSF
质谱分析
色谱柱HSS T3;流速0.4 μl/min;梯度;Orbitrap Exploris 480分辨率设置。
阅读提示:Methods: Mass Spectrometry
CSF淀粉样蛋白状态分类
Aβ42/40比值cutoff 0.11;CDR分组标准。
阅读提示:Methods: Human Tissue Samples and CSF;Table 3
IsoSeq
脑区:尾状核和额中回,各n=5;RNA量100 ng;测序平台PacBio Sequel II。
阅读提示:Methods: MAPT Targeted IsoSeq;Supplementary Table S3