分泌型磷酸蛋白 1； SPP1
骨桥蛋白；OPN
骨唾液酸
蛋白 尿石蛋白
早期 T 淋巴细胞激活 1；ETA1
HGNC 批准的基因符号：SPP1
细胞遗传学位置：4q22.1 基因组坐标（GRCh38）：4:87,975,714-87,983,411（来自 NCBI）
▼ 说明
SPP1 属于分泌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 的总结，2007）。
▼ 克隆与表达
基弗等人（1989） 提出了骨桥蛋白的 cDNA 和衍生的氨基酸序列。杨等人（1990） 表明推导的蛋白质序列显示细胞附着位点 arg-gly-asp 的保守性。Northern 分析表明，骨桥蛋白 mRNA 在骨细胞培养物和妊娠 8 至 12 周时分离的胎盘蜕膜中占主导地位。
科里等人（1992） 对尿结石蛋白（尿结石的蛋白质基质）的 cDNA 进行了测序。该序列与骨桥蛋白的序列完全同源。此外，Kohri 等人（1993）表明尿草酸钙结石由骨桥蛋白组成。通过原位杂交，他们证明了肾脏中，特别是远端肾小管细胞中的骨桥蛋白 mRNA。在乙醛酸诱导的结石形成大鼠模型中，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。
Ogbureke 和 Fisher（2005） 使用 RT-PCR 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显示骨桥蛋白表达仅限于皮层和髓质的远端曲管和远端直管。
通过免疫组织化学分析，Ogbureke 和 Fisher（2007） 发现 OPN 与 MMP3（185250） 共定位于人类分泌和排泄汗腺细胞中，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伙伴共定位。在人小汗腺的结缔组织细胞和基质以及猴泪腺的腺泡和导管中均未检测到 OPN 和 MMP2。
筱原等人（2008） 发现小鼠 Opn mRNA 含有 2 个翻译起始位点，并产生带有信号肽的全长蛋白质和缺乏信号肽的短蛋白质。蛋白质印迹分析在小鼠浆细胞样细胞和传统树突状细胞（DC） 中检测到 70-和 75-kD Opn 蛋白。对转染的 HEK293FT 细胞和小鼠 DC 中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 亚型定位于分泌囊泡和高尔基体。
▼ 基因功能
19 世纪，Kolliker 将沿骨表面观察到的大型多核细胞命名为“Osteoklast”，并暗示该细胞在骨吸收中的作用。现在已知破骨细胞源自骨髓细胞，通过血源性单核前体细胞到达骨表面。Reinholt 等人发现，骨桥蛋白是一种由成骨细胞在骨化三醇刺激下产生的蛋白质，与羟基磷灰石紧密结合（1990） 参与破骨细胞与骨基质矿物质的锚定。玻连蛋白受体（193210） 对骨桥蛋白具有特异性，优先位于参与结合过程的破骨细胞质膜区域。
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） 依赖性刺激是通过反式激活因子与不同 VD3 响应元件（VDRE） 的相互作用介导的。为了确定识别成骨细胞中 OPN-VDRE 的内源性 VD3 诱导复合物的身份，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凝胶转移免疫测定。他们表明，与 OPN-VDRE 相互作用的 VD3 诱导复合物代表了 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） 和类视黄醇 X 受体-α（RXR） 组成。OPN-VDR/RXR-α 异二聚体可与 RXR 抗体和针对 VDR 配体结合结构域的多种抗体发生免疫反应。OPN-VDR/RXR-α复合物可能反映了VD3调节OPN基因表达以响应介导成骨细胞分化的生理信号的特殊要求。
巴卡拉尼-孔特里等人（1995）证明骨桥蛋白是人体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针对骨桥蛋白合成肽（氨基酸 1-10）的抗体可识别与弹性纤维内的无定形材料相关的表位。弹性纤维相关的微纤维始终为阴性。弹性纤维骨桥蛋白的阳性结果与年龄无关，可以在胎儿皮肤和主动脉以及儿童、年轻人和老年受试者中观察到。弹性纤维中骨桥蛋白的存在表明，骨桥蛋白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的晶体成核和生长中的作用是可能的，更一般地，在应控制矿物质沉淀的条件下是可能的。
骨桥蛋白也称为 Eta-1，意为“早期 T 淋巴细胞激活 1”。韦伯等人（1996） 发现骨桥蛋白是 CD44 的蛋白质配体（107269）。
贝克等人（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具体联系起来的结果，从而导致游离磷酸盐的产生。培养基中游离磷酸盐的升高足以发出骨桥蛋白RNA和蛋白质诱导的信号。骨桥蛋白对磷酸盐水平增加的直接反应的强烈和特异性诱导提供了一种机制来解释其表达如何在骨骼中正常调节，以及它如何在受损组织中上调。
TAP1（170260） 和 SCYD1（编码 fractalkine；601880）这两个基因可能有助于通过宿主免疫监视抑制肿瘤生长。这些基因被确定为 TP53 肿瘤抑制基因（191170） 的下游靶标。正如 Ashkar 等人指出的（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。骨桥蛋白还可能在抑制体内肿瘤生长方面发挥作用。森本等人（2002）将 OPN 基因鉴定为 TP53 靶基因，并发现其表达通过 DNA 损伤诱导的 TP53 活性和腺病毒介导的人 TP53 基因转移而上调。他们证明 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 启动子与体内 Tp53 蛋白之间的相互作用。结果表明 OPN 是 TP53 的直接转录靶标。TP53对OPN表达的定向调节表明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。
金等人（2002） 对上调基因骨桥蛋白进行了验证研究，该基因先前使用 cDNA 微阵列系统在卵巢癌中发现。这些研究为这种生物标志物水平与卵巢癌之间的关联提供了证据，并表明未来评估其临床用途的研究是值得的。
金等人（2003） 发现人 FGF2（134920） 在小鼠颅骨器官培养物中诱导骨桥蛋白表达和颅缝闭合。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 响应元件诱导骨桥蛋白表达。阻断 ERK 通路（参见 601795）可抑制 FGF2 刺激的 AP1 和骨桥蛋白表达，并延迟 FGF2 加速的颅缝闭合。
Shinohara 等人使用 RT-PCR 和 ELISA（2005） 观察到 Tbet（TBX21; 604895） -/- 小鼠 T 细胞中 Opn 表达减少，但 Tbet -/- 巨噬细胞中没有。与野生型 T 细胞相比，活化的 Opn -/- T 细胞表达的 Ifng（147570） 与 Il10（124092） 的比率显着降低，并且表达较少的 Il12（参见 161560），而 Opn -/- 小鼠中实验性自身免疫性脑炎的发展受到抑制。筱原等人（2005） 表明 OPN 表达对于促进强有力的 Th1 反应至关重要。
筱原等人（2006） 发现 Tlr9（605474） 的参与以 Tbet 依赖性方式诱导小鼠浆细胞样 DC 中 Opn 的表达，但不影响常规 DC。对 Opn 缺陷和重组浆细胞样 DC 的研究表明，细胞内表达 Opn 是 Tlr9 依赖性 Ifna（147660） 表达所必需的，但其他促炎细胞因子则不需要。共焦显微镜证实 Tlr9 刺激后 Opn、Tlr9 和 Myd88（602170） 共表达。缺乏 Opn 的小鼠对肿瘤的 Ifna 依赖性自然杀伤（NK） 细胞反应受损，并在感染单纯疱疹病毒 1 后降低 Ifna 反应。
筱原等人（2008） 发现小鼠 Opn 的短胞内同工型可激活转染 HEK293FT 细胞中 IFNA4（147564） 启动子报告基因的表达以及小鼠浆细胞样 DC 中足小体的形成。他们提出，改变 Opn 翻译平衡以支持全长 Opn 或短 Opn 亚型的因素可能有助于激活 DC 的表型。
塔利亚布拉奇等人（2012） 确定分泌型磷蛋白的 SIBLING 家族被 FAM20C（611061） 磷酸化，FAM20C 是一种高尔基体酪蛋白激酶，可磷酸化具有 SxE 基序的分泌途径蛋白。SIBLING 是分泌性钙结合磷蛋白，由 5 个相同方向的串联基因编码，这些基因聚集在人类 4 号染色体上约 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）和牙本质唾液酸磷蛋白（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
杨等人（1990） 确定 SPP1 基因以单拷贝形式存在，长度约为 5.4 至 8.2 kb。
克罗斯比等人（1995）表明SPP1基因包含7个外显子，其中6个含有编码序列。
▼ 测绘
通过人类-啮齿动物细胞杂交，Young 等人（1990） 将 OPN 基因分配到 4 号染色体。证明了高频 BglII RFLP。费舍尔等人（1990） 通过体细胞杂交体的 Southern 分析将该基因分配至 4 号染色体。克罗斯比等人（1996） 将 SPP1 基因分配给人类的 4q21-q25（通过分析具有该染色体各种缺失的体细胞杂交体）和小鼠的 5 号染色体。SPP1 和 IBSP（147563） 在人类和小鼠中紧密相连，Crosby 等人等人（1996） 通过对 YAC 文库的分析发现，它们之间的最大间隔为 340 kb。这两种蛋白质具有许多相同的物理和化学特性，尽管 SPP1 的组织分布比 IBSP 更广泛，由一系列非矿化组织（包括内耳和肾脏）合成。
▼ 分子遗传学
骨桥蛋白是骨的主要磷酸化糖蛋白，在包括牙本质在内的有限数量的其他组织中表达。克罗斯比等人（1995） 发现位于 SPP1 基因座的信息丰富的短串联重复（STR） 多态性显示与常染色体显性遗传疾病牙本质发育不全 II 型（125490） 没有重组。尽管如此，对受这种疾病影响的个体的每个外显子进行测序未能揭示任何疾病特异性突变。
▼ 动物模型
辛格等人（1995） 在培养的大鼠心肌细胞中鉴定出骨桥蛋白。格拉夫等人（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人右心室心内膜心肌活检材料中均检测不到骨桥蛋白 mRNA。相比之下，mRNA 定位于肥大肌肉中的心肌细胞质，这些肌肉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移植人类心脏。基于这些发现，Graf 等人（1997）提出骨桥蛋白参与心脏重塑的调节。
廖等人（1998）通过胚胎干细胞的定向诱变产生了骨桥蛋白缺失突变小鼠。在这些小鼠中，胚胎发生正常，并且小鼠具有生育能力。由于骨桥蛋白与玻连蛋白（193190） 共享受体，Liaw 等人（1998） 通过创建缺乏这两种蛋白质的小鼠来测试补偿。双突变体也是可行的，这表明其他含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）的配体取代了这两种蛋白质的胚胎损失。他们测试了骨桥蛋白突变体皮肤切口的愈合情况。spp1 基因早在受伤后 6 小时就上调。尽管伤口的拉伸特性没有变化，但超微结构分析显示，骨桥蛋白突变小鼠的清创水平显着降低，基质更加混乱，胶原纤维生成发生改变，导致胶原纤维直径变小。这些数据表明骨桥蛋白在体内组织重塑中的作用，并表明损伤后基质重组期间的生理功能。
义武等人（1999）报道，与野生型小鼠相比，骨桥蛋白敲除小鼠对卵巢切除引起的骨吸收具有抵抗力。显微计算机断层扫描分析表明，野生型小鼠卵巢切除后骨体积减少约 60%，而骨桥蛋白缺陷小鼠卵巢切除后骨小梁体积仅减少约 10%。在野生型和骨桥蛋白缺陷小鼠中也观察到类似的子宫重量减轻，表明骨桥蛋白缺陷对骨代谢影响的特异性。义武等人（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抑制骨质疏松症。
阿什卡等人（2000） 报道称，骨桥蛋白基因表达缺陷的小鼠对病毒感染和细菌感染的 1 型免疫力严重受损，并且不会出现结节样肉芽肿。IL12 和 IFNG 的产生减少，而 IL10 的产生增加。骨桥蛋白氨基末端部分与其整联蛋白受体之间的磷酸化依赖性相互作用刺激IL12表达，而与CD44的磷酸化孤立相互作用抑制IL10表达。阿什卡等人（2000） 得出结论，骨桥蛋白是一种关键的细胞因子，通过巨噬细胞 IL12 和 IL10 细胞因子表达的差异调节，为有效的 1 型免疫反应奠定了基础。
查巴斯等人（2001） 在多发性硬化症患者（126200） 的大脑中发现了丰富的骨桥蛋白转录本，而在对照大脑中没有检测到任何转录本。对因实验性自身免疫性脑脊髓炎（一种多发性硬化症模型）而瘫痪的大鼠的脊髓进行微阵列分析，也显示 OPN 转录物增加。查巴斯等人（2001） 发现骨桥蛋白缺陷小鼠对进行性实验性自身免疫性脑脊髓炎有抵抗力并且经常得到缓解，并且 Opn -/- 小鼠中的髓磷脂反应性 T 细胞比 Opn +/+ 小鼠产生更多的 IL10 和更少的干扰素-γ。查巴斯等人（2001） 得出结论，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，并可能提供阻止进展性多发性硬化症发展的潜在靶点。
布洛姆等人（2003） 使用菌株 129 衍生细胞的同源重组删除了 Opn 基因，随后将其与具有 q 单倍型（B10.Q） 的同源主要组织相容性复合体片段的 C57/BL10 菌株回交，该片段通常容易受到实验影响自身免疫性脑脊髓炎、胶原诱导的关节炎和抗 CII 抗体转移诱导的关节炎。该基因被证明完全失活。小鼠回交12代；在所有实验中，野生型B10.Q同窝小鼠和杂合同窝小鼠均用作对照。与 Chabas 等人发表的研究结果相反（2001），布洛姆等人（2003） 发现对任何测试的炎症模型没有影响。布洛姆等人（2003）表明 Chabas 等人观察到的结果（2001） 可以通过与 Opn 基因座连锁的多态性基因来解释。斯坦曼等人（2003），回应 Blom 等人的评论（2003） 报道，针对 OPN 的疫苗接种可有效调节实验性自身免疫性脑脊髓炎，并表明 Blom 等人描述的不同结果（2003）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）。
雷诺等人使用大鼠主动脉平滑肌细胞（2003） 证明 UTP 诱导的 OPN mRNA 通过 OPN mRNA 稳定和 OPN 启动子激活而增加。在大鼠 OPN 启动子内，他们在核苷酸 -96 至 +1 之间定位了一个 UTP 激活的启动子元件，该元件介导 UTP 诱导的 OPN 过度表达。序列分析揭示了激活蛋白 1（AP1；参见 165160）在位置 -76 的潜在位点。该位点的缺失完全抑制了 UTP 诱导的 -96 至 +1 区域的激活，表明该 AP1 位点参与了 UTP 诱导的 OPN 转录。Supershift 测定显示 c-fos（参见 164810）和 c-jun 均与该 AP1 位点结合。雷诺等人（2003） 还证明，血管紧张素 II（参见 106150）和血小板衍生生长因子（参见 173490）这两个参与血管壁病理学的主要因素，通过 AP1 激活调节 OPN 表达。
在类风湿关节炎小鼠模型（180300） 中，Yamamoto 等人（2003） 证明，M5 抗体特异性识别因凝血酶裂解小鼠 Opn 而暴露的隐秘表位（SLAYGLR），可以消除单核细胞向凝血酶裂解形式的 Opn 迁移。M5抗体还抑制关节炎关节中滑膜的增殖、骨质侵蚀和炎症细胞浸润。山本等人（2003） 得出结论，神秘的小鼠 Opn 表位 SLAYGLR 与类风湿性关节炎小鼠模型的发病机制密切相关。
在动脉粥样硬化病变中也发现了几种参与骨骼形成调节的蛋白质，包括基质 Gla 蛋白（MGP; 154870） 和 OPN。OPN 在钙化动脉中大量表达，但在正常软组织和血管中不表达。斯佩尔等人（2002） 产生了 Mgp 和/或 Opn 缺陷的小鼠。没有胚胎致死性，但 Mgp -/- Opn -/-、Mgp -/- Opn +/-、Mgp -/- Opn +/+ 和 Mgp +/- Opn -/- 小鼠在 3 至 4 岁时开始死亡出生后几周内因血管破裂而出血，很可能是因为严重的血管钙化。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 +/+ 小鼠的钙化中层细胞，但野生型小鼠则不然。合成 Opn 的细胞缺乏平滑肌细胞标记，但大多数不是巨噬细胞。Mgp -/- Opn -/- 小鼠在 2 周时的动脉钙化是 Mgp -/- Opn +/+ 小鼠的两倍，在 4 周时是 Mgp -/- Opn +/+ 小鼠的 3 倍，而且它们的死亡时间明显更早。斯佩尔等人（2002） 得出结论，OPN 是体内异位钙化的诱导抑制剂。
刁等人（2004） 使用丝裂原诱导的肝炎小鼠模型检查了 OPN 和自然杀伤 T（NKT） 细胞之间的功能联系。他们发现NKT细胞分泌Opn，Opn激活NKT细胞并引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 隐性表位 SLAYGLR（人类为 SVVYGLR）的抗体可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。刁等人（2004） 提出靶向 OPN 的 SVVYGLR 表位可能有助于治疗炎性肝炎。
阿贝尔等人（2005） 发现，用流感病毒或牛痘病毒攻击的 Opn -/- 和野生型小鼠在病毒清除、肺部炎症和效应 T 细胞招募到肺部方面没有表现出差异。同样，但与 Ashkar 等人的发现相反（2000），Opn -/- 小鼠中单核细胞增生李斯特菌感染后细菌负荷的控制是正常的。阿贝尔等人（2005） 得出的结论是，OPN 对于抗病毒和抗李斯特菌免疫来说是可有可无的。
野宫山等人（2007） 让小鼠接受高脂肪饮食，观察到血浆 Opn 水平升高，募集到脂肪组织的巨噬细胞表达升高。肥胖 Opn-null 小鼠在对饮食引起的肥胖、身体成分或能量消耗没有影响的情况下表现出胰岛素敏感性提高，并且巨噬细胞浸润到脂肪组织中减少。此外，肥胖 Opn 缺失小鼠的脂肪组织和全身炎症标志物均减少。野宫山等人（2007） 表明，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发挥关键作用。
里特林等人（2009） 观察到与野生型小鼠相比，Opn -/- 小鼠的根尖周骨丢失更严重，并且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，中性粒细胞浸润略有增加，但适应性免疫反应没有变化。里特林等人（2009） 得出结论，OPN 对多种微生物感染具有保护作用。
