We developed stable isotope labeling and mass spectrometry approaches to measure the kinetics of multiple isoforms and fragments of tau in the human central nervous system (CNS) and in human induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived neurons. Newly synthesized tau is truncated and released from human neurons in 3 days. Although most tau proteins have similar turnover, 4R tau isoforms and phosphorylated forms of tau exhibit faster turnover rates, suggesting unique processing of these forms that may have independent biological activities. The half-life of tau in control human iPSC-derived neurons is 6.74 ± 0.45 days and in human CNS is 23 ± 6.4 days. In cognitively normal and Alzheimer’s disease participants, the production rate of tau positively correlates with the amount of amyloid plaques, indicating a biological link between amyloid plaques and tau physiology.

Poly(GP) proteins are a promising pharmacodynamic marker for developing and testing therapeutics for treating C9ORF72 -associated amyotrophic lateral sclerosis.

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal neurodegenerative disease in which microglia play a significant and active role. Recently, a rare missense variant (p.R47H) in the microglial activating gene TREM2 was found to increase the risk of several neurodegenerative diseases, including Alzheimer disease. Whether the p.R47H variant is a risk factor for ALS is not known.To determine whether p.R47H (rs75932628) in TREM2 is a risk factor for ALS and assess whether TREM2 expression is dysregulated in disease.Samples of DNA from 923 individuals with sporadic ALS and 1854 healthy control individuals self-reported as non-Hispanic white were collected from ALS clinics in the United States and genotyped for the p.R47H variant in TREM2. Clinical data were obtained on ALS participants for genotype/phenotype correlations. Expression of TREM2 was measured by quantitative polymerase chain reaction and compared in spinal cord samples from 18 autopsied patients with ALS and 12 neurologically healthy controls, as well as from wild-type and transgenic SOD1G93A mice.Minor allele frequency of rs75932628 and relative expression of TREM2.The TREM2 variant p.R47H was more common in patients with ALS than in the controls and is therefore a significant risk factor for ALS (odds ratio, 2.40; 95% CI, 1.29-4.15; P = 4.1×10-3). Furthermore, TREM2 expression was increased in spinal cord samples from ALS patients and SOD1G93A mice (P = 2.8×10-4 and P = 2.8×10-9, respectively), confirming dysregulated TREM2 in disease. Expression of TREM2 in the human spinal cord was negatively correlated with survival (P = .04) but not with other phenotypic aspects of disease.This study demonstrates that the TREM2 p.R47H variant is a potent risk factor for sporadic ALS. To our knowledge, these findings identify the first genetic influence on neuroinflammation in ALS and highlight the TREM2 signaling pathway as a therapeutic target in ALS and other neurodegenerative diseases.

ABSTRACT Mutations in the superoxide dismutase 1 ( SOD1 ) gene are the second most common known cause of ALS. SOD1 variants express high phenotypic variability and over 200 have been reported in people with ALS. Investigating how different SOD1 variants affect the protein dynamics might help in understanding their pathogenic mechanism and explaining their heterogeneous clinical presentation. It was previously proposed that variants can be broadly classified in two groups, ‘wild-type like’ (WTL) and ‘metal binding region’ (MBR) variants, based on their structural location and biophysical properties. MBR variants are associated with a loss of SOD1 enzymatic activity. In this study we used molecular dynamics and large clinical datasets to characterise the differences in the structural and dynamic behaviour of WTL and MBR variants with respect to the wild-type SOD1, and how such differences influence the ALS clinical phenotype. Our study identified marked structural differences, some of which are observed in both variant groups, while others are group specific. Moreover, applying graph theory to a network representation of the proteins, we identified differences in the intramolecular contacts of the two classes of variants. Finally, collecting clinical data of approximately 500 SOD1 ALS patients carrying variants from both classes, we showed that the survival time of patients carrying an MBR variant is generally longer (~6 years median difference, p < 0.001) with respect to patients with a WTL variant. In conclusion, our study highlights key differences in the dynamic behaviour of the WTL and MBR SOD1 variants, and wild-type SOD1 at an atomic and molecular level. We identified interesting structural features that could be further investigated to explain the associated phenotypic variability. Our results support the hypothesis of a decoupling between mechanisms of onset and progression of SOD1 ALS, and an involvement of loss-of-function of SOD1 with the disease progression.