Abstract Several neurodegenerative diseases present Tau accumulation as the main pathological marker. Tau post-translational modifications such as phosphorylation and acetylation are increased in neurodegenerative patients. Here, we show that Tau hyper-acetylation at residue 174 increases its own nuclear presence and is the result of DNA damage signaling or the lack of SIRT6, both causative of neurodegeneration. Tau-K174ac is deacetylated in the nucleus by SIRT6. However, lack of SIRT6 or chronic DNA damage result in nuclear Tau-K174ac accumulation. Once there, it induces global changes in gene expression affecting protein translation, synthesis and energy production. Tau-K174Q expressing cells showed changes in the nucleolus increasing their intensity and number, as well as in rRNA synthesis leading to an increase in protein translation and ATP reduction. Concomitantly, AD patients showed increased Nucleolin and a decrease in SIRT6 levels. AD patients present increased levels of nuclear Tau, particularly Tau-K174ac. Our results suggest that increased Tau-K174ac in AD patients is the result of DNA damage signaling and SIRT6 depletion. We propose that Tau-K174ac toxicity is due to its increased stability, nuclear accumulation and nucleolar dysfunction.

DNA double strand breaks are the most deleterious type of DNA damage. In this work, we show that SIRT6 directly recognizes DNA damage through a tunnel-like structure, with high affinity for double strand breaks. It relocates to sites of damage independently of signalling and known sensors and activates downstream signalling cascades for double strand break repair by triggering ATM recruitment, H2AX phosphorylation and the recruitment of proteins of the Homologous Recombination and Non-Homologous End Joining pathways. Our findings indicate that SIRT6 plays a previously uncharacterized role as DNA damage sensor, which is critical for initiating the DNA damage response (DDR). Moreover, other Sirtuins share some DSB binding capacity and DDR activation. SIRT6 activates the DDR, before pathway is chosen, and prevents genomic instability. Our findings place SIRT6 at the top of the DDR and pave the road to dissect the contributions of distinct double strand break sensors in downstream signalling.