ホスファターゼPTPROtのTyr³⁹⁹のリン酸化はin vivoで破骨細胞活性と骨量を調節する分子スイッチになっている

Sci. Signal. 08 Jan 2019:
Vol. 12, Issue 563, eaau0240
DOI: 10.1126/scisignal.aau0240

Lee Roth^1,*, Jean Wakim^1,*,†, Elad Wasserman^1,*,‡, Moran Shalev¹, Esther Arman¹, Merle Stein², Vlad Brumfeld³, Cari A. Sagum⁴, Mark T. Bedford⁴, Jan Tuckermann², and Ari Elson^1,§

¹ Department of Molecular Genetics, Weizmann Institute of Science, Rehovot 76100, Israel.
² Institute of Comparative Molecular Endocrinology, University of Ulm, Ulm 89081, Germany.
³ Department of Chemical Research Support, Weizmann Institute of Science, Rehovot 76100, Israel.
⁴ Department of Epigenetics and Molecular Carcinogenesis, University of Texas MD Anderson Cancer Center, Smithville, TX 78957, USA.

§ Corresponding author. Email: ari.elson@weizmann.ac.il

* These authors contributed equally to this study.

† Present address: Merck KGaA, Darmstadt, Germany.

‡ Present address: Aposense Ltd., Petach Tikva, Israel.

要約

破骨細胞による骨の再吸収は、骨の恒常性維持に重要である。キナーゼSrcは、破骨細胞内で受容体型チロシンホスファターゼPTPROtによって活性化され、破骨細胞活性を亢進する。しかし、置かれた状況によっては、PTPROtはSrc活性を阻害することもある。本稿では、in vivoおよびin vitroの実験によって、PTPROtには二機能性があり、Srcの抑制性残基Tyr⁵²⁷と活性化残基Tyr⁴¹⁶の両方を脱リン酸化できることを示す。野生型マウスとPTPROtノックアウトマウスの骨量は同等であったが、内因性PTPROtのC末端リン酸化部位であると推定されるTyr³⁹⁹をフェニルアラニンで置換したマウスでは、骨量が増加し、破骨細胞活性が低下していた。このノックインマウス由来の破骨細胞ではSrc活性も低下していた。培養細胞および両マウス株由来の破骨細胞での実験では、Tyr³⁹⁹がリン酸化されていない状態のPTPROtはSrcの活性化部位pTyr⁴¹⁶の脱リン酸化を引き起こした。対照的に、Tyr³⁹⁹のリン酸化は、PTPROtはGrb2を介したSrcの動員やSrcの抑制性部位Tyr⁵²⁷の脱リン酸化を可能にし、Src活性を刺激した。われわれは、PTPROtのTyr³⁹⁹の可逆的リン酸化がSrcに対するPTPROtの相反する活性を選択する分子スイッチとなって干渉可能なシグナル伝達出力を維持しており、in vivoにおいて、このリン酸化イベントを阻害することによって生理学的作用を誘導できると結論づける。たいていの受容体型チロシンホスファターゼには、C末端にリン酸化部位候補が存在することから、われわれは、その部位のリン酸化を阻止する、またはそのリン酸化によって引き起こされる作用を阻害することが、受容体型チロシンホスファターゼの触媒活性の抑制に代わる手法となり、治療効果をもたらす可能性があることを提唱する。

Citation: L. Roth, J. Wakim, E. Wasserman, M. Shalev, E. Arman, M. Stein, V. Brumfeld, C. A. Sagum, M. T. Bedford, J. Tuckermann, A. Elson, Phosphorylation of the phosphatase PTPROt at Tyr399 is a molecular switch that controls osteoclast activity and bone mass in vivo. Sci. Signal. 12, eaau0240 (2019).