RNA-binding deficient TDP-43 drives cognitive decline in a mouse model of TDP-43 proteinopathy

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作者
Julie C. Necarsulmer,Jeremy M. Simon,Baggio Evangelista,Youjun Chen,Xu Tian,Sara Nafees,Ariana Marquez Gonzalez,Ping Wang,Deepa Ajit,Viktoriya D. Nikolova,Kathryn M. Harper,Jennifer Ezzell,Adriana Beltran,Sheryl S. Moy,Todd J. Cohen
出处
期刊:Research Square - Research Square
标识
DOI:10.21203/rs.3.rs-2200020/v2
摘要

Abstract TDP-43 proteinopathies including frontotemporal lobar dementia (FTLD) and amyotrophic lateral sclerosis (ALS) are neurodegenerative disorders characterized by aggregation and mislocalization of the nucleic-acid binding protein TDP-43 and subsequent neuronal dysfunction. Here, we developed an endogenous model of sporadic TDP-43 proteinopathy based on the principle that disease-associated TDP-43 acetylation at lysine 145 (K145) alters TDP-43 conformation, impairs RNA-binding capacity, and induces downstream mis-regulation of target genes. Expression of acetylation-mimic TDP-43 K145Q resulted in stress-induced nuclear TDP-43 foci and loss-of-TDP-43-function in primary mouse and human induced pluripotent stem cell (hiPSC)-derived cortical neurons. Mice harboring the TDP-43 K145Q mutation recapitulated key hallmarks of FTLD, including progressive TDP-43 phosphorylation and insolubility, TDP-43 mis-localization, transcriptomic and splicing alterations, and cognitive dysfunction. Our study supports a model in which TDP-43 acetylation drives neuronal dysfunction and cognitive decline through aberrant splicing and transcription of critical genes that regulate synaptic plasticity and stress response signaling. The neurodegenerative cascade initiated by TDP-43 acetylation recapitulates many aspects of FTLD and provides a new paradigm to further interrogate TDP-43 proteinopathies.

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