Lexikon der Neurowissenschaft: Tau
Tau, Tau-Protein, Mikrotubulus-assoziiertes Protein Tau (Abk. MAP-Tau), E microtubule associated protein tau, axonales Phosphoprotein ( siehe Zusatzinfo ), gehört in die Gruppe der Mikrotubuli-assoziierten Proteine (MAPs). Physiologisch ist es praktisch ausschließlich in Axonen lokalisiert, wo es der Stabilisation der Mikrotubuli dient und eine wichtige Rolle im axonalen Transport spielt. Außerdem scheint es bei der Differenzierung von Nervenzellen eine Rolle zu spielen. Unter pathologischen Bedingungen, wie z.B. bei der Alzheimer-Krankheit, kommt es in Nervenzellen zu einer Akkumulation von abnorm phosphoryliertem (die Tau-Moleküle sind an mehr Epitopen als normal phosphoryliert) bzw. hyperphosphoryliertem (an einem bestimmten Epitop sind mehr Tau-Moleküle phosphoryliert als normal) Tau-Protein, und zwar nicht nur in den Axonen, sondern auch im Perikaryon und in den Dendriten. Die genauen Mechanismen, die zur abnormen Phosphorylierung führen, sind nicht bekannt, doch wird eine gesteigerte Aktivität verschiedener Protein-Kinasen und/oder verminderte Aktivität von Phosphatasen diskutiert. Weiter scheint eine Interaktion von Tau mit sulfatierten Glykosaminoglykanen, wie z.B. Heparin und Heparansulfat, wahrscheinlich. Durch die abnorme Phosphorylierung verliert Tau seine Bindungsfähigkeit an die Mikrotubuli und aggregiert spontan zu Filamenten, z.B. zu paarigen helicalen Filamenten, welche Hauptbestandteil der Neurofibrillenveränderungen der Alzheimer-Krankheit sind. Diese pathologische Aggregation wird durch Oxidationsprozesse und negativ geladene Moleküle gefördert. Biochemische Studien haben gezeigt, daß alle 6 Tau-Isoformen Bestandteil der Alzheimer-Fi-brillenveränderungen sind. – Tau-Filamente in Nerven- und Gliazellen finden sich auch in zahlreichen anderen neurodegenerativen Erkrankungen, welche mit einer Demenz oder einem Parkinson-Syndrom einhergehen, den sogenannten Tauopathien. Je nach Erkrankung unterscheiden sich die Tau-Filamente ultrastrukturell und biochemisch (3- oder 4-repeat-Isoformen) von den Alzheimer-Fibrillen. Während die Mehrzahl der Tauopathien durch posttranslationelle Veränderungen des Tau-Proteins bedingt ist (abnorme Phosphorylierung), wurden kürzlich Mutationen im Tau-Gen als Ursache der familären frontotemporalen Demenz und Parkinsonismus beschrieben.
Tau
Das Protein-codierende Gen ist auf dem langen Arm des Chromosoms 17 lokalisiert. Durch alternatives Spleißen von 11 der insgesamt 15 Exone werden im menschlichen Gehirn 6 verschiedene Isoformen generiert. Durch das Vorhandensein von 3 oder 4 sogenannten tandem-repeats im carboxyterminalen Ende des Proteins werden jeweils drei 3- und 4-repeat Tau-Isoformen unterschieden. Das alternative Spleißen ist entwicklungsabhängig reguliert. Während in Gehirnen von Föten lediglich die kürzeste Tau-Isoform (3-repeat Isoform) vorkommt, sind in Erwachsenenhirnen alle 6 Isoformen vorhanden. Auch die Phosphorylierung des Phosphoproteins Tau ist entwicklungsabhängig reguliert: Tau in fötalen Hirnen ist an mehr Epitopen phosphoryliert als Tau in adulten Gehirnen.
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