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ADAM17 外切酶释放蛋白酶的表达受骨肉瘤和骨相关转录因子 RUNX2 的直接调控。

Expression of the ectodomain-releasing protease ADAM17 is directly regulated by the osteosarcoma and bone-related transcription factor RUNX2.

机构信息

Program of Cellular and Molecular Biology, Institute of Biomedical Sciences, Faculty of Medicine, University of Chile, Santiago, Chile.

Millennium Institute on Immunology and Immunotherapy, Faculty of Medicine, University of Chile, Santiago, Chile.

出版信息

J Cell Biochem. 2018 Nov;119(10):8204-8219. doi: 10.1002/jcb.26832. Epub 2018 Jun 19.

Abstract

Osteoblast differentiation is controlled by transcription factor RUNX2 which temporally activates or represses several bone-related genes, including those encoding extracellular matrix proteins or factors that control cell-cell, and cell-matrix interactions. Cell-cell communication in the many skeletal pericellular micro-niches is critical for bone development and involves paracrine secretion of growth factors and morphogens. This paracrine signaling is in part regulated by "A Disintegrin And Metalloproteinase" (ADAM) proteins. These cell membrane-associated metalloproteinases support proteolytic release ("shedding") of protein ectodomains residing at the cell surface. We analyzed microarray and RNA-sequencing data for Adam genes and show that Adam17, Adam10, and Adam9 are stimulated during BMP2 mediated induction of osteogenic differentiation and are robustly expressed in human osteoblastic cells. ADAM17, which was initially identified as a tumor necrosis factor alpha (TNFα) converting enzyme also called (TACE), regulates TNFα-signaling pathway, which inhibits osteoblast differentiation. We demonstrate that Adam17 expression is suppressed by RUNX2 during osteoblast differentiation through the proximal Adam17 promoter region (-0.4 kb) containing two functional RUNX2 binding motifs. Adam17 downregulation during osteoblast differentiation is paralleled by increased RUNX2 expression, cytoplasmic-nuclear translocation and enhanced binding to the Adam17 proximal promoter. Forced expression of Adam17 reduces Runx2 and Alpl expression, indicating that Adam17 may negatively modulate osteoblast differentiation. These findings suggest a novel regulatory mechanism involving a reciprocal Runx2-Adam17 negative feedback loop to regulate progression through osteoblast differentiation. Our results suggest that RUNX2 may control paracrine signaling through regulation of ectodomain shedding at the cell surface of osteoblasts by directly suppressing Adam17 expression.

摘要

成骨细胞分化受转录因子 RUNX2 控制,该转录因子暂时激活或抑制几种与骨骼相关的基因,包括编码细胞外基质蛋白或控制细胞-细胞和细胞-基质相互作用的因子。许多骨骼细胞周微环境中的细胞间通讯对于骨骼发育至关重要,涉及生长因子和形态发生素的旁分泌分泌。这种旁分泌信号部分受“解整合素和金属蛋白酶”(ADAM)蛋白调节。这些细胞膜相关的金属蛋白酶支持位于细胞表面的蛋白质胞外结构域的蛋白水解释放(“脱落”)。我们分析了 Adam 基因的微阵列和 RNA 测序数据,结果表明,在 BMP2 介导的成骨分化诱导过程中,Adam17、Adam10 和 Adam9 被激活,并且在人成骨细胞中强烈表达。Adam17 最初被鉴定为肿瘤坏死因子-α(TNFα)转化酶,也称为(TACE),它调节 TNFα 信号通路,该通路抑制成骨细胞分化。我们证明,RUNX2 通过含有两个功能性 RUNX2 结合基序的近端 Adam17 启动子区域(-0.4 kb)在成骨细胞分化过程中抑制 Adam17 的表达。成骨细胞分化过程中 Adam17 的下调伴随着 RUNX2 表达的增加、细胞质-核易位以及与 Adam17 近端启动子的增强结合。强制表达 Adam17 会降低 Runx2 和 Alpl 的表达,表明 Adam17 可能负调控成骨细胞分化。这些发现表明,涉及 RUNX2 和 Adam17 之间的负反馈循环的新型调节机制可能调节成骨细胞分化的进展。我们的研究结果表明,RUNX2 可能通过直接抑制 Adam17 的表达来控制细胞表面的外显子脱落,从而控制旁分泌信号。

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