ABSTRACT There are currently no disease altering drugs available for Tauopathies such as Alzheimer’s disease, which alone is predicted to affect ~88 million people worldwide by 2050. As Tau aggregation underpins its toxicity, aggregation inhibitors are likely to have disease-modifying potential. Guided by in-silico mutagenesis studies, we developed a potent retro-inverso peptide inhibitor of Tau aggregation, RI-AG03 [Ac-rrrrrrrrGpkyk(ac)iqvGr-NH 2 ], based on the 306 VQIVYK 311 hotspot. Aggregation of recombinant Tau was reduced by >90% with equimolar RI-AG03 and no fibrils were observed by EM. When added during the growth phase, RI-AG03 blocked seeded aggregation. Fluorescein-tagged RI-AG03 efficiently penetrated HEK-293 cells over 24 hours and was non-toxic at doses up to 30 μM. In transgenic Drosophila , RI-AG03 significantly improves neurodegenerative and behavioural phenotypes caused by expression of human Tau. Collectively this shows that RI-AG03 can effectively reduce Tau aggregation in vitro and block aggregation-dependent phenotypes in vivo , raising possibilities for exploring its translational potential.

Abstract Tau becomes abnormally hyper-phosphorylated and aggregated in tauopathies like Alzheimers disease (AD). As age is the greatest risk factor for developing AD, it is important to understand how tau protein itself, and the pathways implicated in its turnover, change during aging. We investigated age-related changes in total and phosphorylated tau in brain samples from two cohorts of cognitively normal individuals spanning 19-74 years, without overt neurodegeneration. One cohort utilised resected tissue and the other used post-mortem tissue. Total soluble tau levels declined with age in both cohorts. Phosphorylated tau was undetectable in the post-mortem tissue but was clearly evident in the resected tissue and did not undergo significant age-related change. To ascertain if the decline in soluble tau was correlated with age-related changes in autophagy, three markers of autophagy were tested but only two appeared to increase with age and the third was unchanged. This implies that in individuals who do not develop neurodegeneration, there is an age-related reduction in soluble tau which could potentially be due to age-related changes in autophagy. Thus, to explore how an age-related increase in autophagy might influence tau-mediated dysfunctions in vivo , autophagy was enhanced in a Drosophila model and all age-related tau phenotypes were significantly ameliorated. These data shed light on age-related physiological changes in proteins implicated in AD and highlights the need to study pathways that may be responsible for these changes. It also demonstrates the therapeutic potential of interventions that upregulate turnover of aggregate-prone proteins during aging.

Transactive response DNA binding protein-43 (TDP-43) is known to mediate neurodegeneration associated with amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal lobar degeneration (FTLD). The exact mechanism by which TDP-43 exerts toxicity in the brains of affected patients remains unclear. In a novel Drosophila melanogaster model, we report gain-of-function phenotypes due to misexpression of insect codon-optimized version of human wild-type TDP-43 (CO-TDP-43) using both the binary GAL4/UAS system and direct promoter fusion constructs. The CO-TDP-43 model showed robust tissue specific phenotypes in the adult eye, wing, and bristles in the notum. Compared to non-codon optimized transgenic flies, the CO-TDP-43 flies produced increased amount of high molecular weight protein, exhibited pathogenic phenotypes, and showed cytoplasmic aggregation with both nuclear and cytoplasmic expression of TDP-43. Further characterization of the adult retina showed a disruption in the morphology and function of the photoreceptor neurons with the presence of acidic vacuoles that are characteristic of autophagy. Based on our observations, we propose that TDP-43 has the propensity to form toxic protein aggregates via a gain-of-function mechanism, and such toxic overload leads to activation of protein degradation pathways such as autophagy. The novel codon optimized TDP-43 model is an excellent resource that could be used in genetic screens to identify and better understand the exact disease mechanism of TDP-43 proteinopathies and find potential therapeutic targets.