Protective effect of Tat protein transduction domain-heat shock protein 27 fusion protein on neurodegeneration

Abstract

알츠하이머는 뇌 기능을 점차 상실하게 되는 노화관련 신경퇴행성 질병이다. 세포 골격 유지에 관여하는 타우 단백질이 과인산화되면서 불용해성 섬유인 세포내 신경원섬유엉킴(neurofibrillary tangles,NFTs)가 형성되는데, NFTs는 알츠하이머를 결정짓는 병리학적 증상으로 알려져 있다. 따라서 타우 단백질의 과인산화를 조절하는 것은 알츠하이머의 치료에 있어 중요하고 기본적인 접근법이라 할 수 있다. 열 충격 단백질(Hsp)은 비정상적인 접힘을 이루는 단백질이 정상적인 접힘을 할 수 있도록 돕는 역할을 한다. 이와 관련하여 신경퇴행성과 열 충격 단백질과의 관계가 최근 연구되고 있지만 아직 알츠하이머 치료제로써의 연구는 미비한 상황이다. 본 연구에서는 Hsp27을 이용하여 알츠하이머 유발 모델에서의 치료효과를 입증하였다. Hsp27을 세포 내로 효과적으로 전달하기 위하여 단백질 전달 도메인（protein transduction domain, PTD) Tat을 열충격 단백질 27에 연결하였다（Tat-Hsp27). 타우 단백질의 과인산화를 유도한 후 Tat-Hsp27을 처리하여 과인산화된 타우 단백질의 감소를 확인하였고 이로 인해 세포 생존률 또한 크게 향상되는 것을 확인하였다.

Alzheimers disease (AD) is an age-related disorder that causes a loss of brain function. Hyperphosphorylation of tau and the subsequent formation of intracellular neurofibrillary tangles (NFTs) are implicated in the pathogenesis of AD. Hyperphosphorylated tau accumulates into insoluble paired helical filaments that aggregate into NFTs

therefore, regulation of tau phosphorylation represents an important treatment approach for AD. Heat shock protein 27 (Hsp27) plays a specific role in human neurodegenerative diseases

however, few studies have examined its therapeutic effect. In this study, we induced tau hyperphosphorylation using okadaic acid, which is a protein phosphatase inhibitor, and generated a fusion protein of Hsp27 and the protein transduction domain of the HIV Tat protein (Tat-Hsp27) to enhance the delivery of Hsp27. Tat-Hsp27 was delivered into SH-SY5Y neuroblastoma cells following a 2 h treatment, and the transduction level was proportional to the Tat-Hsp27 concentration. Additionally, Tat-Hsp27 reduced the level of hyperphosphorylated tau and protected cells from apoptotic cell death caused by abnormal tau adjajggregates. These results reveal that Hsp27 represents a valuable protein therapeutic for AD.