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BCL2 在丝氨酸 70 位的磷酸化介导 RANKL 诱导的破骨细胞前体细胞自噬和破骨细胞生成。

Phosphorylation of BCL2 at the Ser70 site mediates RANKL-induced osteoclast precursor autophagy and osteoclastogenesis.

机构信息

Shengli Clinical Medical College of Fujian Medical University, Fuzhou, 350003, Fujian, China.

Department of Orthopedics, Fujian Provincial Hospital, No.134 Dong Jie Road, Fuzhou, 350003, Fujian, China.

出版信息

Mol Med. 2022 Feb 19;28(1):22. doi: 10.1186/s10020-022-00449-w.

Abstract

BACKGROUND

Phosphorylation modification of BCL2 is involved in receptor activator of nuclear factor-κB ligand (RANKL)-induced autophagy of osteoclast precursors (OCPs) and osteoclastogenesis. As an antiapoptotic molecule, the role of BCL2 phosphorylation in osteoclastogenesis is unknown. This study aimed to explore how BCL2 phosphorylation at specific sites regulates osteoclastogenesis.

METHODS

We first examined the effects of RANKL on BCL2 phosphorylation at different sites (Ser70 and Ser87) in OCPs. In vivo, transgenic mice overexpressing RANKL (Tg-hRANKL mice) were used to observe the effects of RANKL on phosphorylated BCL2 at different sites in OCPs of trabecular bone. Subsequently, using site-directed mutagenesis, we observed the respective effect of BCL2 mutations at different phosphorylation sites in OCPs on osteoclastogenesis, apoptosis, autophagy and the affinity between BCL2 and Beclin1/BAX under RANKL intervention.

RESULTS

RANKL promoted BCL2 phosphorylation at the Ser70 (S70) site, but not the Ser87 (S87) site, in OCPs. Moreover, Tg-hRANKL mice had stronger BCL2 phosphorylation capacity at S70, not S87, in the OCPs of trabecular bone than wild-type mice in the same nest. Furthermore, BCL2 mutation at S70, not S87, inhibited RANKL-induced osteoclast differentiation and bone resorption activity. In addition, BCL2 mutation at S70 promoted OCP apoptosis, while BCL2 mutation at S87 showed the opposite effect. Remarkably, the BCL2 mutation at S70, not S87, inhibited OCP autophagic activity. Furthermore, BCL2 mutation at S70 enhanced the coimmunoprecipitation of BCL2 and Beclin1, whereas BCL2 mutation at S87 enhanced the coimmunoprecipitation of BCL2 and BAX in OCPs. More importantly, OCP autophagy, osteoclast differentiation and resorption pits inhibited by BCL2 mutation at S70 could be reversed by Beclin1 upregulation with TAT-Beclin1.

CONCLUSION

RANKL activates OCP autophagy through BCL2 phosphorylation at S70, thereby promoting osteoclastogenesis, which indicates that the inactivation of BCL2 at S70 in OCPs may be a therapeutic strategy for pathological bone loss.

摘要

背景

BCL2 的磷酸化修饰参与核因子-κB 配体(RANKL)诱导的破骨细胞前体细胞(OCP)自噬和破骨细胞分化。作为一种抗凋亡分子,BCL2 磷酸化在破骨细胞分化中的作用尚不清楚。本研究旨在探讨 BCL2 在特定位点的磷酸化如何调节破骨细胞分化。

方法

我们首先研究了 RANKL 对 OCP 中 BCL2 不同位点(Ser70 和 Ser87)磷酸化的影响。在体内,使用过表达 RANKL 的转基因小鼠(Tg-hRANKL 小鼠)观察 RANKL 对骨小梁 OCP 中不同位点磷酸化 BCL2 的影响。随后,通过定点突变,观察 OCP 中 BCL2 不同磷酸化位点突变对破骨细胞分化、凋亡、自噬以及 RANKL 干预下 BCL2 与 Beclin1/BAX 亲和力的影响。

结果

RANKL 促进 OCP 中 BCL2 在 Ser70(S70)位点而非 Ser87(S87)位点的磷酸化。此外,Tg-hRANKL 小鼠的骨小梁 OCP 中 BCL2 在 S70 位点的磷酸化能力强于同窝野生型小鼠,而非 S87 位点。此外,BCL2 在 S70 而非 S87 位点的突变抑制了 RANKL 诱导的破骨细胞分化和骨吸收活性。此外,BCL2 在 S70 位点的突变促进 OCP 凋亡,而 BCL2 在 S87 位点的突变则呈现相反的效果。值得注意的是,BCL2 在 S70 位点的突变而非 S87 位点的突变抑制了 OCP 自噬活性。此外,BCL2 在 S70 位点的突变增强了 OCP 中 BCL2 与 Beclin1 的共免疫沉淀,而 BCL2 在 S87 位点的突变增强了 BCL2 与 BAX 的共免疫沉淀。更重要的是,用 TAT-Beclin1 上调 Beclin1 可逆转 BCL2 在 S70 位点突变对 OCP 自噬、破骨细胞分化和破骨细胞吸收陷窝的抑制作用。

结论

RANKL 通过 BCL2 在 S70 位点的磷酸化激活 OCP 自噬,从而促进破骨细胞分化,这表明 OCP 中 BCL2 在 S70 位点的失活可能是病理性骨丢失的一种治疗策略。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/ad31/8858497/8f9903966863/10020_2022_449_Fig1_HTML.jpg

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