Lack of TRIC-B dysregulates cytoskeleton and traps β-catenin at osteoblasts cell junction sites in a murine model of Osteogenesis Imperfecta
L’Osteogenesi Imperfetta (OI) o malattia delle ossa fragili è un gruppo di rare collagenopatie ereditarie caratterizzate da ridotta massa ossea e fragilità ossea. Mutazioni nel gene TMEM38B, che codifica per il trimeric intracellular cation channel B (TRIC-B), un canale specifico del reticolo endoplasmatico per gli ioni K+, essenziale per modulare l’omeostasi del Ca2+ intracellulare, determinano l’OI di tipo XIV, una forma rara della malattia. L’assenza di TRIC-B è stata associata a un ridotto flusso di Ca2+ intracellulare e a difetti nella differenziazione e nella attività degli osteoblasti (OB).
Avvalendoci di un modello murino di knockout condizionale negli OB (Runx2Cre;Tmem38bfl/fl, cKO), abbiamo studiato come lo squilibrio degli ioni influisca sull’attività catabolica degli OBs in cellule primarie. La β-catenina, una proteina fondamentale nel processo di osteoblastogenesi, è stata rivelata impoverita nel nucleo degli osteoblasti cKO e presente ad alte concentrazioni nei siti di adesione cellulare. In concomitanza con questi dati abbiamo rivelato una diminuzione nell’espressione proteica e genica di E-caderina e N-caderina nelle cellule mutate, indicando una riduzione nella adesione cellulare in seguito alla perdita di Tric-b. È stata rilevata anche un’alterazione del citoscheletro, con la F-actina clusterizzata a livello dei siti di adesione cellulare ad intrappolare la β-catenina.
Il ruolo centrale del Ca2+ nell’integrità del citoscheletro è stato dimostrato nelle cellule cKO da una ridotta attività di fascina e myristoylated alanine-rich C-kinase substrate (MARCKS), due proteine dipendenti dalla PKC e, quindi, anche dal flusso di Ca2+, con il ruolo di modulare la actina citoscheletrica.
Le nostre scoperte approfondiscono la conoscenza di questa malattia e aprono nuove strade per lo sviluppo di nuovi trattamenti per l’OI di tipo XIV.
Osteogenesis imperfecta (OI) or brittle bone disease is a group of rare inherited collagenopathies characterized by reduced bone mass and bone fragility. Mutations in the TMEM38B gene, which encodes for the trimeric intracellular cation channel B (TRIC-B) an ER channel specific for K+ ions that is essential for modulating intracellular Ca2+ homeostasis, result in OI type XIV, a rare form of the disease. The absence of TRIC-B has been associated with impaired intracellular Ca2+ flux and defects in osteoblasts (OBs) differentiation and activity. Taking advantage of a conditional OB knock-out murine model (Runx2Cre;Tmem38bfl/fl, cKO), here we further investigated how the ions imbalance affects the OBs catabolic activity in primary cells. β-catenin, a key player in osteoblastogenesis, was found to be depleted in the nucleus of cKO osteoblasts’ and present at high concentration at cell adhesion sites. Concurrent with this data, a decrease in E-cadherin and N-cadherin protein and gene expression was discovered in mutant cells, indicating an impairment in the cell adhesion following Tric-b loss. An altered cytoskeleton was also detected, with F-actin clustering at cell adhesion sites and trapping β-catenin.
The central role of Ca2+ in the integrity of the cytoskeleton in this model was then proved since a reduced activity of the Ca2+-dependent PKC-dependent-proteins fascin and myristoylated alanine-rich C-kinase substrate (MARCKS), modulating cytoskeletal actin dynamics, was observed in cKO.
Our discoveries deepen the knowledge of the disease and open new avenues for developing new treatments for OI XIV.