血栓反应蛋白1型重复序列的O-岩藻糖基化对于骨骼发育过程中的细胞外基质重塑和信号传导至关重要

许多影响细胞外基质（ECM）特性的细胞外基质相关蛋白含有血栓反应蛋白1型重复序列（TSR），这些序列被O-连接的岩藻糖修饰。O-岩藻糖由蛋白质O-岩藻糖基转移酶2（POFUT2）在内质网中添加到折叠的TSR上，并被认为可促进底物的有效运输。这种修饰对TSR蛋白功能的重要性通过缺乏Pofut2的小鼠胚胎早期致死性得以强调。为了克服早期致死性并研究Pofut2敲除对POFUT2底物分泌和体内细胞外基质特性的影响，我们使用Prrx1-Cre重组酶在发育中的肢体间充质中删除了Pofut2。肢体间充质中Pofut2的缺失导致肢体、长骨和肌腱显著缩短，以及关节僵硬，类似于人类和小鼠中ADAMTS或ADAMTSL蛋白突变引起的肌肉骨骼发育不良。肢体缩短在胚胎第14.5天明显，此时O-岩藻糖基化的缺失导致fibrillin 2（FBN2）积累，BMP和IHH信号传导减少，TGF-β信号传导增加。与这些变化一致，我们观察到肥大区大小减小，Collagen-X水平降低。出乎意料的是，我们观察到Pofut2敲除对发育中骨骼中两种POFUT2底物CCN2或ADAMTS17的分泌影响极小。相反，在POFUT2缺失的HEK293T细胞中，CCN2和其他两种对骨骼发育重要的POFUT2底物ADAMTS6和10的分泌减少。这些综合结果表明Pofut2突变的影响具有细胞类型特异性。此外，这些观察提出了一种可能性，即TSR上的O-岩藻糖修饰不仅促进POFUT2底物的有效运输，还可能影响它们在细胞外环境中的功能。