Study of Tau and Synaptogyrin-3 interaction - A drug discovery approach

Abstract

Tau protein has been identified as an important player in the development and progression of several neurodegenerative disorders, commonly addressed to as Tauopathies. Tauopathies comprise more than 20 neurodegenerative disorders, being the most common Alzheimer’s disease. These disorders are characterized by the aggregation and accumulation of insoluble hyperphosphorylated Tau protein in the brain. Despite the increasing number of cases, the pathologic mechanism of Tauopathies is not yet clear and therefore no efficacious treatment has been found. In fact, the treatments administered can only ameliorate the symptoms and do not affect the progression of the diseases. Accordingly, targeting Tau for Alzheimer’s disease is one of the largest unmet medical needs of our time.Recent studies uncovered a presynaptic role for Tau, as well as its correlation with the early symptoms of Tauopathies. At the presynaptic level, Tau is able to impair synaptic vesicles’ mobility and release through the interaction with Syngr3, and these events precede neurodegeneration and Tauopathies onset.In this report, we aimed to further study Tau and Syngr3 interaction in vivo and to develop and optimize both biochemical (AlphaLISA) and cell-based (NanoBiT) assays to support a drug discovery screening campaign, targeting Tau-Syngr3 interaction for the treatment of Tauopathies. The in vivo studies supported the interaction between Tau and synaptic vesicles, in a Tauopathy mouse model. Both biochemical and cell-based assays could potentially provide an insight of which domain(s) of Syngr3 is/are interacting with Tau, however, the results are unclear. Furthermore, the cell-based assay is consistent and robust and can be used for screening compounds in the pursuit of molecules that are able to disrupt Tau-Syngr3 interaction.

A proteína Tau foi identificada como tendo um papel importante no desenvolvimento e progressão de várias doenças neurodegenerativas, denominadas de Tauopatias. As Tauopatias englobam mais de 20 doenças neurodegenerativas, sendo a mais comum a doença de Alzheimer. Estas doenças são caracterizadas pela agregação e acumulação de proteína Tau hiperfosforilada insolúvel no cérebro. Apesar do aumento no número de casos, o mecanismo patogénico das Tauopatias ainda não é conhecido e, por isso, não existe nenhum tratamento eficaz. De facto, os tratamentos administrados apenas melhoram os sintomas sem afetar a progressão das doenças. Assim, usando Tau como alvo terapêutico para a doença de Alzheimer é um dos maiores desafios médicos da atualidade.Recentemente, foi descoberta uma função pré-sináptica da Tau, assim como a sua influência nos primeiros sintomas das Tauopatias. Na região pré-sináptica, a proteína Tau diminui a mobilidade e exocitose das vesículas sinápticas através da interação com a Syngr3, o que antecede o início da neurodegeneração e das tauopatias.Nesta dissertação, o objetivo foi estudar a interação entre a Tau e a Syngr3 in vivo e o desenvolvimento e otimização de um ensaio bioquímico (AlphaLISA) e um ensaio celular (NanoBiT) para uso num estudo para descobrir e selecionar medicamentos cujo alvo é a interação Tau-Syngr3 para o tratamento das Tauopatias. Os estudos in vivo confirmaram a interação entre a Tau e as vesículas sinápticas, num modelo animal para Tauopatias. Tanto o ensaio bioquímico como o celular podem fornecer informação relativamente ao(s) domínio(s) da Syngr3 necessário(s) para a interação com a Tau, no entanto os resultados não são claros. Apesar disso, o ensaio celular é consistente e robusto, podendo ser assim utilizado para a seleção de compostos, na tentativa de encontrar moléculas capazes de romper a interação Tau-Syngr3.