Autophagy receptor OPTN (optineurin) regulates mesenchymal stem cell fate and bone-fat balance during aging by clearing FABP3
Notice bibliographique
Résumé
Senile osteoporosis (OP) is often concomitant with decreased autophagic activity. OPTN (optineurin), a macroautophagy/autophagy (hereinafter referred to as autophagy) receptor, is found to play a pivotal role in selective autophagy, coupling autophagy with bone metabolism. However, its role in osteogenesis is still mysterious. Herein, we identified <i>Optn</i> as a critical molecule of cell fate decision for bone marrow mesenchymal stem cells (MSCs), whose expression decreased in aged mice. Aged mice revealed osteoporotic bone loss, elevated senescence of MSCs, decreased osteogenesis, and enhanced adipogenesis, as well as <i>optn<sup>–</sup></i><sup>/ <i>–</i></sup> mice. Importantly, restoring <i>Optn</i> by transplanting wild-type MSCs to <i>optn<sup>–</sup></i><sup>/ <i>–</i></sup> mice or infecting <i>optn<sup>–</sup></i><sup>/ <i>–</i></sup> mice with <i>Optn</i>-containing lentivirus rescued bone loss. The introduction of a loss-of-function mutant of <i>Optn<sup>K193R</sup></i> failed to reestablish a bone-fat balance. We further identified FABP3 (fatty acid binding protein 3, muscle and heart) as a novel selective autophagy substrate of OPTN. FABP3 promoted adipogenesis and inhibited osteogenesis of MSCs. Knockdown of FABP3 alleviated bone loss in <i>optn<sup>–</sup></i><sup>/ <i>–</i></sup> mice and aged mice. Our study revealed that reduced OPTN expression during aging might lead to OP due to a lack of FABP3 degradation via selective autophagy. FABP3 accumulation impaired osteogenesis of MSCs, leading to the occurrence of OP. Thus, reactivating OPTN or inhibiting FABP3 would open a new avenue to treat senile OP. <b>Abbreviations:</b> ADIPOQ: adiponectin, C1Q and collagen domain containing; ALPL: alkaline phosphatase, liver/bone/kidney; BGLAP/OC/osteocalcin: bone gamma carboxyglutamate protein; BFR/BS: bone formation rate/bone surface; CALCOCO2/NDP52: calcium binding and coiled-coil domain 2; CDKN1A/p21: cyclin-dependent kinase inhibitor 1A; CDKN2A/p16: cyclin dependent kinase inhibitor 2A; CDKN2B/p15: cyclin dependent kinase inhibitor 2B; CEBPA: CCAAT/enhancer binding protein (C/EBP), alpha; COL1A1: collagen, type I, alpha 1; Ct. BV/TV: cortical bone volume fraction; Ct. Th: cortical thickness; Es. Pm: endocortical perimeter; FABP4/Ap2: fatty acid binding protein 4, adipocyte; H2AX: H2A.X variant histone; HE: hematoxylin and eosin; MAP1LC3B: microtubule-associated protein 1 light chain 3 beta; MAR: mineral apposition rate; MSCs: bone marrow mesenchymal stem cells; NBR1: NBR1, autophagy cargo receptor; OP: osteoporosis; OPTN: optineurin; PDB: Paget disease of bone; PPARG: peroxisome proliferator activated receptor gamma; Ps. Pm: periosteal perimeter; qRT-PCR: quantitative real-time PCR; γH2AX: Phosphorylation of the Serine residue of H2AX; ROS: reactive oxygen species; RUNX2: runt related transcription factor 2; SA-GLB1: senescence-associated (SA)-GLB1 (galactosidase, beta 1); SP7/Osx/Osterix: Sp7 transcription factor 7; SQSTM1/p62: sequestosome 1; TAX1BP1: Tax1 (human T cell leukemia virus type I) binding protein 1; Tb. BV/TV: trabecular bone volume fraction; Tb. N: trabecular number; Tb. Sp: trabecular separation; Tb. Th: trabecular thickness; μCT: micro computed tomography.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,059 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
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