磷酸蛋白1

SPP1属于分泌的磷蛋白的小整合素结合配体N-连接糖蛋白（SIBLING）家族。SIBLINGs参与骨矿化（Ogbureke和Fisher的摘要，2007年）。

细胞遗传学位置：4q22.1
基因座标（GRCh38）：4：87,975,713-87,983,410

▼ 克隆和表达
------
基弗等（1989）提出了骨桥蛋白的cDNA和衍生的氨基酸序列。Young等（1990年）表明，推导的蛋白质序列显示在细胞附着位点arg-gly-asp保守。Northern分析显示，骨桥蛋白mRNA在妊娠8至12周时分离的胎盘和蜕膜的骨细胞培养物中占主导地位。

Kohri等（1992）对尿结石蛋白的cDNA（尿结石的蛋白质基质）进行了测序。该序列显示出与骨桥蛋白的完全同源性。此外，Kohri等（1993）表明，尿草酸钙结石由骨桥蛋白组成。通过原位杂交，他们在肾脏，特别是在远端肾小管细胞中显示了骨桥蛋白mRNA。在乙醛酸诱导的大鼠结石模型中，他们发现远端肾小管细胞中骨桥蛋白的染色显着增加，而近端肾小管细胞和肾小球与正常肾脏一样保持阴性。

使用RT-PCR，Ogbureke和Fisher（2005）发现骨桥蛋白在正常成人肾脏中表达。猴肾的免疫组织化学分析和原位杂交表明，骨桥蛋白的表达仅限于皮质和延髓中的远曲小管和远直小管。

通过免疫组织化学分析，Ogbureke和Fisher（2007）发现OPN与MMP3（185250）共定位在人类分泌和排泄的汗腺细胞中，在核周区域染色最强。SIBLING家族的其他成员也与特定的金属蛋白酶伴侣共定位。在人内分泌汗腺的结缔组织细胞和间质中或猴泪腺的腺泡和导管中均未检测到OPN和MMP2。

筱原等（2008年）发现小鼠Opn mRNA包含2个翻译起始位点，并产生带有信号肽的全长蛋白和缺少信号肽的短蛋白。Western印迹分析检测到小鼠浆细胞样细胞和常规树突状细胞（DC）中的70kD和75kD Opn蛋白。小鼠DC中转染的HEK293FT细胞和内源蛋白的免疫荧光和生化分析表明，短Opn亚型主要定位于细胞质，而全长Opn亚型主要定位于分泌小泡和高尔基体。

▼ 基因功能
------
在19世纪，Kolliker将“ Osteoklast”命名为沿骨骼表面观察到的大型多核细胞，并暗示了该细胞在骨骼吸收中的作用。现在已知破骨细胞是通过血液遗传的单核前体细胞从骨髓细胞到达骨表面而产生的。Reinholt等人显示，骨桥蛋白是一种成骨细胞在骨化三醇刺激下产生的蛋白质，与羟磷灰石紧密结合（1990）参与破骨细胞锚固到骨基质的矿物。对骨桥蛋白具有特异性的玻连蛋白受体（193210）优选位于破骨细胞质膜参与结合过程的区域。

骨组织中骨桥蛋白（OPN）基因转录的1-α-1,25-二羟基维生素D3（VD3）依赖性刺激是由反式激活因子与不同的VD3响应元件（VDRE）相互作用介导的。为了确定识别成骨细胞中的OPN-VDREs的内源性VD3诱导的复合物的身份，Staal等人（1996）使用一组单克隆抗体对来自成骨细胞的核蛋白进行了凝胶移位免疫测定。他们表明，与OPN-VDRE相互作用的VD3诱导复合物代表2种不同的异二聚体复合物，每种复合物均由维生素D受体（VDR）和类维生素X受体α（RXR）组成。OPN-VDR / RXR-α异二聚体与RXR抗体和几种针对VDR配体结合域的抗体发生免疫反应。OPN-VDR /RXR-α复合物可能反映了对OPN基因表达的VD3调节的特殊要求，以响应介导成骨细胞分化的生理信号。

Baccarini-Contri等（1994）证明骨桥蛋白是人皮肤和主动脉中正常弹性纤维的组成成分。针对人骨骨桥蛋白或骨桥蛋白合成肽（氨基酸1-10）的抗体可识别与弹性纤维内无定形物质相关的表位。弹性纤维相关的微纤维总是阴性的。弹性纤维对骨桥蛋白的阳性与年龄无关，可以在胎儿皮肤和主动脉以及儿童，年轻人和老年人中观察到。骨桥蛋白在弹性纤维中的存在向他们暗示，它可能与观察到的弹性纤维发生矿物质沉淀的趋势有关。骨桥蛋白在调节矿化组织中晶体成核和生长中的作用，更广泛地说，

骨桥蛋白也被称为Eta-1，用于“早期T淋巴细胞激活1”。Weber等（1996）发现骨桥蛋白是CD44的蛋白质配体（107269）。

贝克等（2000）报道了将骨桥蛋白的诱导与培养基中碱性磷酸酶的酶活性特别相关的结果，这导致了游离磷酸盐的产生。培养基中游离磷酸盐的升高足以指示骨桥蛋白RNA和蛋白质的诱导。骨桥蛋白对磷酸盐水平升高的直接响应中强烈而特异性的诱导，提供了一种机制来解释其在骨骼中的正常表达方式以及在受损组织中的表达可能如何上调。

TAP1（170260）和SCYD1（编码fractalkine; 601880）这两个基因可能通过宿主免疫监视来抑制肿瘤的生长。这些基因被鉴定为TP53抑癌基因的下游靶标（191170）。如Ashkar等人所述（2000），骨桥蛋白是小鼠巨噬细胞介导的1型免疫反应的关键细胞因子之一。骨桥蛋白也可能在体内抑制肿瘤生长。森本等（2002年）将OPN基因鉴定为TP53靶基因，发现其表达受到DNA损伤诱导的TP53活性和腺病毒介导的人TP53基因转移的上调。他们证明了OPN基因在其启动子区域具有功能性TP53响应元件，并证实了OPN启动子与Tp53蛋白在体内具有相互作用。结果表明，OPN是TP53的直接转录靶标。TP53指导的OPN表达调控提示TP53参与免疫监视的新机制，涉及与宿主免疫系统的相互作用，以防止受损细胞发生恶性转化。

Kim等（2002年）进行了上调的基因骨桥蛋白的验证研究，该基因先前已使用cDNA微阵列系统在卵巢癌中鉴定。这些研究为该生物标志物水平与卵巢癌之间的关联提供了证据，并建议未来评估其临床实用性的研究将是值得的。

Kim等（2003）发现人FGF2（134920）在小鼠颅盖器官培养物中诱导骨桥蛋白表达和颅缝缝合。在小鼠细胞中，FGF2通过上调编码激活蛋白1（AP1）亚基的Fos（164810）和Jun（165160）相关基因的表达来间接诱导骨桥蛋白表达，而AP1通过骨桥蛋白启动子中的AP1反应元件诱导骨桥蛋白表达。。阻断ERK途径（参见601795）可抑制FGF2刺激的AP1和骨桥蛋白的表达，并抑制FGF2加速的颅骨缝线闭合。

Shinohara等人使用RT-PCR和ELISA（2005）观察到在Tbet（TBX21; 604895）-/-小鼠T细胞中Opn表达降低，但在Tbet-/-巨噬细胞中没有。激活OPN - / - T细胞表达IFNG（的显着较低的比147570）至IL10（124092）和更少的IL-12（参见161560与野生型T细胞相比），而实验性自身免疫性脑炎的发展中OPN被平端化- / -小鼠。筱原等（2005）提出OPN表达对于促进强有力的Th1反应至关重要。

筱原等（2006）发现Tlr9（605474）的参与以依赖Tbet的方式在小鼠浆细胞样DC中诱导了Opn的表达，但在常规DC中却没有。对Opn缺乏和重构的浆细胞样DC的研究表明，Opn的细胞内表达是Tlr9依赖性Ifna的表达所必需的（147660），而其他促炎细胞因子则不需要。共聚焦显微镜显示在Tlr9刺激后，Opn，Tlr9和Myd88（602170）共表达。缺乏Opn的小鼠在感染单纯疱疹病毒1后，对肿瘤的Ifna依赖性自然杀伤（NK）细胞反应减弱，而Ifna反应降低。

筱原等（2008）发现小鼠Opn的短细胞内亚型激活了转染的HEK293FT细胞中IFNA4（147564）启动子报告基因的表达，并激活了小鼠浆细胞样DC中的足小体形成。他们提出，改变Opn的翻译平衡而有利于全长Opn或短Opn同工型的因素可能有助于激活DC的表型。

Tagliabracci等（2012年）确定分泌的磷蛋白的SIBLING家族被FAM20C（611061）磷酸化，FAM20C 是一种高尔基酪蛋白激酶，可以使具有SxE图案的分泌途径蛋白磷酸化。SIBLING是由5个相同方向的串联基因编码的分泌性钙结合磷蛋白，聚集在人类染色体4上大约375 kb的核苷酸范围内。这些基因编码骨桥蛋白（OPN），牙本质基质蛋白1（DMP1; 600980），骨唾液蛋白（IBSP; 147563），基质细胞外磷酸糖蛋白（MEPE ; 605912）和牙本质唾液磷蛋白（DSPP; 125485））。SIBLING是高度磷酸化的蛋白质（DSPP具有大约200个磷酸丝氨酸），并包含多个磷酸化的SxE / S基序。

▼ 基因结构
------
Young等（1990）确定SPP1基因以单拷贝存在，长度约为5.4到8.2 kb。

Crosby等（1995）显示SPP1基因包含7个外显子，其中6个包含编码序列。

▼ 测绘
------
通过人鼠细胞杂交，Young等人（1990）将OPN基因分配给4号染色体。证实了高频率的BglII RFLP。Fisher等（1990）通过对体细胞杂种的Southern分析将该基因分配给4号染色体。Crosby等（1996年）将SPP1基因分配给人类中的4q21-q25（通过分析具有该染色体各种缺失的体细胞杂种）和小鼠5号染色体。SPP1和IBSP（147563）在人和小鼠中紧密相连，Crosby等等（1996）通过对YAC库的分析发现，它们之间的最大间隔为340 kb。这两种蛋白具有许多物理和化学特性，尽管SPP1的组织分布比IBSP宽得多，它是由包括内耳和肾脏在内的一系列非矿化组织合成的。

▼ 分子遗传学
------
骨桥蛋白是骨的主要磷酸化糖蛋白，并在包括牙本质在内的有限的其他组织中表达。Crosby等（1995年）发现位于SPP1位点的高度信息丰富的短串联重复序列（STR）多态性未显示与常染色体显性遗传疾病II型牙本质生成不全症的重组（125490）。然而，受此疾病影响的个体中每个外显子的测序均未能揭示任何疾病特异性突变。

▼ 动物模型
------
辛格等（1995）在培养的大鼠心肌细胞中鉴定出骨桥蛋白。Graf等（1997）使用组织原位杂交来定位心肌样本中的骨桥蛋白mRNA。在正常成年小鼠心脏和组织学正常的右心室心肌内膜活检材料中均未检测到骨桥蛋白mRNA。相反，mRNA定位于肥大肌中心肌细胞的细胞质，肥大肌取自主动脉带状或高血压小鼠以及患有特发性或缺血性心肌病的植入人心脏。基于这些发现，格拉夫等（1997）提出骨桥蛋白参与心脏重塑的调节。

Liaw等（1998）通过定向诱变在胚胎干细胞中产生了骨桥蛋白无效突变小鼠。在这些小鼠中，胚胎发生正常发生，并且小鼠可育。由于骨桥蛋白与玻连蛋白共享受体（193190），所以Liaw等人（1998）通过创建缺少两种蛋白质的小鼠来测试其补偿。双突变体也是可行的，表明其他含精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）的配体替代了两种蛋白质的胚胎损失。他们测试了骨桥蛋白突变体中皮肤切口的愈合。spp1基因早在受伤后6小时就被上调。尽管伤口的拉伸特性没有改变，但超微结构分析显示清创术的水平明显降低，基质的紊乱程度更大，并且胶原原纤维形成的改变导致了骨桥蛋白突变小鼠中的小直径胶原原纤维。这些数据表明骨桥蛋白在体内组织重塑中的作用，并暗示了损伤后基质重组期间的生理功能。

Yoshitake等（1999）报道，与野生型小鼠相比，敲除骨桥蛋白的小鼠对卵巢切除术诱导的骨吸收有抵抗力。显微计算机断层扫描分析表明，卵巢切除术在野生型小鼠中骨体积减少约60％，而骨桥蛋白缺陷型小鼠卵巢切除术后骨小梁骨体积仅减少约10％。在野生型和骨桥蛋白缺陷型小鼠中，子宫重量的减少均类似地观察到，表明骨桥蛋白缺陷对骨代谢的影响具有特异性。Yoshitake等（1999）提出骨桥蛋白对于女性绝经后骨质疏松症至关重要。抵消骨桥蛋白作用的策略可能被证明可以有效地抑制骨质疏松症。

Ashkar等（2000）报道，缺乏骨桥蛋白基因表达的小鼠严重损害了1型对病毒感染和细菌感染的免疫力，并且没有发展成类结肉芽肿。IL12和IFNG产生减少，IL10产生增加。骨桥蛋白的氨基末端部分及其整合素受体之间的磷酸化依赖性相互作用刺激了IL12表达，而与CD44的磷酸化依赖性相互作用则抑制了IL10表达。Ashkar等（2000年）得出结论，骨桥蛋白是关键的细胞因子，通过差异调节巨噬细胞IL12和IL10细胞因子的表达，为有效的1型免疫应答奠定了基础。

Chabas等（2001）发现多发性硬化症患者的大脑中有大量的骨桥蛋白转录本（126200），而对照脑中没有检测到。实验性自身免疫性脑脊髓炎（一种MS模型）瘫痪的大鼠脊髓的微阵列分析也显示OPN转录本增加。Chabas等（2001）发现骨桥蛋白缺陷型小鼠对进行性实验性自身免疫性脑脊髓炎具有抵抗力，并具有频繁的缓解，并且与Opn + / +小鼠相比，Opn-/-小鼠中髓磷脂反应性T细胞产生更多的IL10和更少的干扰素-γ。Chabas等（2001年）结论认为骨桥蛋白似乎可以调节T辅助细胞1（TH1）介导的脱髓鞘疾病，并可能为阻断进行性MS的发展提供潜在的靶标。

布洛姆等（2003）使用菌株129衍生的细胞的同源重组删除了Opn基因，随后将其与q单倍型（B10.Q）的同基因主要组织相容性复合物片段回交到C57 / BL10菌株，该片段通常易于实验。自身免疫性脑脊髓炎，胶原蛋白诱发的关节炎和抗CII抗体转移诱发的关节炎。该基因被证明是完全失活的。小鼠回交了12代。在所有实验中，均使用野生型B10.Q同窝仔和杂合同窝仔作为对照。与Chabas等人发表的发现相反（2001），Blom等（2003）看到对任何炎症模型没有影响。布洛姆等（2003年）建议Chabas等人观察到的结果（2001年）可能是由与Opn基因座连锁的多态基因解释的。Steinman等（2003年），回应Blom等人的评论（2003年）报道，针对OPN的疫苗有效地调节了实验性自身免疫性脑脊髓炎，并提示Blom等人（2008年）描述了分歧的结果（2003年）可能是由于他们研究的实验性自身免疫性脑脊髓炎模型与Chabas等人使用的模型之间的差异（2001）。

使用大鼠主动脉平滑肌细胞，雷诺等（2003）证明UTP诱导的OPN mRNA通过OPN mRNA稳定化和OPN启动子激活增加。在大鼠OPN启动子内，他们定位了UTP激活的启动子元件（从核苷酸-96到+1），该元件介导了UTP诱导的OPN过表达。序列分析揭示了活化蛋白-1（AP1；见165160）在-76位的潜在位点。该位点的删除完全抑制了UTP诱导的-96至+1区的激活，表明该AP1位点参与了UTP诱导的OPN转录。超位移测定法显示c-fos（请参阅164810）和c-jun均结合到该AP1位点。雷诺等（2003）也证明了血管紧张素II（参见106150）和血小板衍生生长因子（参见173490），这是血管壁病理学涉及的两个主要因素，它们通过AP1激活来调节OPN表达。

Yamamoto等人在类风湿关节炎的小鼠模型中（180300）（2003）证明M5抗体，特别地辨认由老鼠Opn的凝血酶裂解暴露的一个秘密表位（SLAYGLR），可能取消单核细胞向凝血酶裂解的Opn迁移。M5抗体还抑制关节炎关节中滑膜的增殖，骨侵蚀和炎性细胞浸润。山本等（2003）得出结论，隐秘的小鼠Opn表位SLAYGLR与类风湿关节炎小鼠模型的发病机理密切相关。

在动脉粥样硬化病变中还发现了涉及骨骼骨骼形成调节的几种蛋白质，包括基质Gla蛋白（MGP; 154870）和OPN。OPN在钙化动脉中大量表达，但在正常的软组织和血管中却不存在。Speer等（2002年）产生的小鼠缺乏Mgp和/或Opn。没有胚胎致死性，但是Mgp-/-Opn-/-，Mgp-/-Opn +/-，Mgp-/-Opn + / +和Mgp +/- Opn-/-小鼠开始死亡3-4。出生后几周由于血管破裂和出血，很可能是由于严重的血管钙化所致。免疫组织化学分析表明，Opn覆盖了矿物质沉积物，并共定位于Mgp-/-Opn + / +小鼠而不是野生型小鼠的钙化内侧层细胞。合成Opn的细胞缺乏平滑肌细胞标记物，但大多数不是巨噬细胞。Mgp-/-Opn-/-小鼠在2周时的动脉钙化程度是Mgp-/-Opn + / +小鼠的两倍，而在4周时的动脉钙化程度是Mgp-/-Opn + / +小鼠的三倍，并且它们的死亡时间明显早得多。Speer等（2002年）结论认为，OPN是体内异位钙化的可诱导抑制剂。

刁等（2004）使用有丝分裂原诱导的肝炎小鼠模型研究了OPN与自然杀伤T（NKT）细胞之间的功能联系。他们发现NKT细胞分泌Opn，后者激活NKT细胞并触发中性粒细胞浸润和激活。缺乏Opn或NKT细胞的小鼠在有丝分裂原攻击后不会发展为肝炎。Opn抗原决定簇的抗体SLAYGLR（人类中的SVVYGLR）抑制肝浸润细胞的迁移以及Opn与α/β整联蛋白分子的相互作用，并降低血清ALT水平和肝坏死。刁等（2004）提出靶向OPN的SVVYGLR表位可用于治疗炎性肝炎。

亚伯等（2005）发现，用流感或牛痘病毒攻击的Opn-/-和野生型小鼠在病毒清除率，肺部炎症和效应T细胞向肺的募集方面均无差异。同样，但与Ashkar等人的发现相反（2000），控制单核细胞增生李斯特氏菌感染后细菌的负担在Opn-/-小鼠中是正常的。亚伯等（2005）得出结论，OPN对于抗病毒和抗李斯特菌免疫是必不可少的。

Nomiyama等（2007年）使小鼠暴露于高脂饮食，并观察到血浆Opn水平升高，而募集到脂肪组织中的巨噬细胞表达升高。肥胖的Opn无效小鼠在对饮食诱导的肥胖，身体组成或能量消耗没有影响的情况下显示出改善的胰岛素敏感性，并且显示出巨噬细胞浸润到脂肪组织中的程度降低。另外，肥胖的Opn-null小鼠在脂肪组织和全身中均显示出炎症标志物减少。Nomiyama等（2007）提出OPN可能通过促进炎症和脂肪组织中巨噬细胞的积累，在肥胖与胰岛素抵抗的发展之间起关键作用。

Rittling等（2009年）观察到与野生型小鼠相比，Opn-/-小鼠的根尖周骨丢失更为严重，与牙髓感染相关的炎症增加。感染后早期，Opn-/-小鼠表现出Il1a（147760）和Rankl（TNFSF11; 602642）表达增加，嗜中性粒细胞浸润略有增加，但它们的适应性免疫应答没有变化。Rittling等（2009年）得出结论，OPN对微生物感染具有保护作用。