La perdita di TRIC-B altera il citoscheletro e intrappola la β-catenina nei siti di giunzione cellulare degli osteoblasti in un modello murino di Osteogenesi Imperfetta

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.

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.