Acetylation of the KXGS motifs in tau is a critical determinant in modulation of tau aggregation and clearance

The accumulation of hyperphosphorylated tau in neurofibrillary tangles (NFTs) is a neuropathological hallmark of tauopathies, including Alzheimer's disease (AD) and chronic traumatic encephalopathy, but effective therapies directly targeting the tau protein are currently lacking. Herein, we describe a novel mechanism in which the acetylation of tau on KXGS motifs inhibits phosphorylation on this same motif, and also prevents tau aggregation. Using a site-specific antibody to detect acetylation of KXGS motifs, we demonstrate that these sites are hypoacetylated in patients with AD, as well as a mouse model of tauopathy, suggesting that loss of acetylation on KXGS motifs renders tau vulnerable to pathogenic insults. Furthermore, we identify histone deacetylase 6 (HDAC6) as the enzyme responsible for the deacetylation of these residues, and provide proof of concept that acute treatment with a selective and blood–brain barrier-permeable HDAC6 inhibitor enhances acetylation and decreases phosphorylation on tau's KXGS motifs in vivo. As such, we have uncovered a novel therapeutic pathway that can be manipulated to block the formation of pathogenic tau species in disease.

Loss of HDAC6, a novel CHIP substrate, alleviates abnormal tau accumulation

The abnormal accumulation of the microtubule-binding protein tau is associated with a number of neurodegenerative conditions, and correlates with cognitive decline in Alzheimer's disease. The ubiquitin ligase carboxy terminus of Hsp70-interacting protein (CHIP) and the molecular chaperone Hsp90 are implicated in protein triage decisions involving tau, and have consequently been targeted for therapeutic approaches aimed at decreasing tau burden. Here, we present evidence that CHIP binds, ubiquitinates and regulates expression of histone deacetylase 6 (HDAC6). As the deacetylase for Hsp90, HDAC6 modulates Hsp90 function and determines the favorability of refolding versus degradation of Hsp90 client proteins. Moreover, we demonstrate that HDAC6 levels positively correlate with tau burden, while a decrease in HDAC6 activity or expression promotes tau clearance. Consistent with previous research on Hsp90 clients in cancer, we provide evidence that a loss of HDAC6 activity augments the efficacy of an Hsp90 inhibitor and drives client degradation, in this case tau. Therefore, our current findings not only identify HDAC6 as a critical factor for the regulation of tau levels, but also indicate that a multi-faceted treatment approach could more effectively arrest tau accumulation in disease.

Severe amygdala dysfunction in a MAPT transgenic mouse model of frontotemporal dementia

Frontotemporal dementia with parkinsonism linked to chromosome 17 (FTDP-17) is a neurodegenerative tauopathy caused by mutations in the tau gene (MAPT). Individuals with FTDP-17 have deficits in learning, memory, and language, in addition to personality and behavioral changes that are often characterized by a lack of social inhibition. Several transgenic mouse models expressing tau mutations have been tested extensively for memory or motor impairments, though reports of amygdala-dependent behaviors are lacking. To this end, we tested the rTg4510 mouse model on a behavioral battery that included amygdala-dependent tasks of exploration. As expected, rTg4510 mice exhibit profound impairments in hippocampal-dependent learning and memory tests, including contextual fear conditioning. However, rTg4510 mice also display an abnormal hyperexploratory phenotype in the open-field assay, elevated plus maze, light-dark exploration, and cued fear conditioning, indicative of amygdala dysfunction. Furthermore, significant tau burden is detected in the amygdala of both rTg4510 mice and human FTDP-17 patients, suggesting that the rTg4510 mouse model recapitulates the behavioral disturbances and neurodegeneration of the amygdala characteristic of FTDP-17.

Entwicklung des Missbrauchs psychotroper Pflanzen und Pilze in Deutschland – Interpretation der Zahlen aus 3 Giftinformationszentren für die Jahre 2007–2013

Ziel der Studie: Durch eine Fülle von Informationen im Internet sind psychotrope Pflanzen und Pilze von steigender Bedeutung als legale und billige Alternative zu klassischen Rauschdrogen. Da Daten zum Missbrauch biogener Rauschdrogen in Deutschland bisher fehlen, wurden entsprechende Fallberichte von drei deutschen Giftinformationszentren (GIZ) untersucht.

Methodik: Die Daten der durch die GIZ in Berlin, Erfurt und Freiburg zwischen 2007 und 2013 erfassten Missbrauchsverdachtsfälle (MVF) mit ausgewählten biogenen Rauschdrogen wurden retrospektiv ausgewertet.

Ergebnisse: 602 MVF mit biogenen Rauschdrogen wurden durch die GIZ dokumentiert. Davon entfielen 52% auf die Exposition tropanalkaloidhaltiger Pflanzen (Engelstrompete, Stechapfel, Tollkirsche), 25% auf psilocybinhaltige Pilze und 10% auf Muskatnuss. Am häufigsten wurden Expositionen mit Engelstrompete berichtet. Tropanalkaloidhaltige Pflanzen werden überwiegend von Jugendlichen konsumiert, wohingegen psilocybinhaltige Pilze in der Mehrzahl von jungen Erwachsenen und Muskatnuss mehrheitlich von Schulkindern zu Missbrauchszwecken aufgenommen werden. Nach dem Abusus von Engelstrompete, Stechapfel und Tollkirsche traten in 55% der Fälle mittelschwere und schwere Symptome auf. Durch die GIZ erfolgte in mehr als 90% der MVF mit tropanalkaloidhaltigen Pflanzen und psilocybinhaltigen Pilzen eine Therapieempfehlung zur stationären Behandlung. Mydriasis, Halluzinationen, Tachykardie und Agitiertheit wurden als häufigste Symptome nach der missbräuchlichen Aufnahme biogener Drogen identifiziert.

Schlussfolgerung: Die Daten der 3 GIZ lassen einen Rückschluss zum Missbrauch biogener Drogen in Teilen Deutschlands zu. Der Abusus biogener Drogen zeigt insgesamt eine abnehmende Tendenz, was wahrscheinlich mit dem zunehmenden Aufkommen neuer synthetischer Designerdrogen („Legal Highs“) zusammenhängt. Engelstrompete wurde am häufigsten missbräuchlich aufgenommen, was die Bedeutung einer leichten Verfügbarkeit beim Abusus von Pflanzen und Pilzen unterstreicht. Die steigende Tendenz der missbräuchlichen Exposition von Muskatnuss kann als überraschendes Ergebnis bewertet werden.