O-GlcNAcylation mediates Wnt-stimulated bone formation by rewiring aerobic glycolysis

Wnt信号通路 WNT3A型 硬骨素 合成代谢 细胞生物学 成骨细胞 化学 LRP5 分解代谢 连环蛋白 信号转导 体内 骨重建 生物 内分泌学 体外 生物化学 新陈代谢 遗传学
作者
Chengjia You,Fangyuan Shen,Puying Yang,Jingyao Cui,Qiaoyue Ren,Moyu Liu,Yujie Hu,Boer Li,Ling Ye,Yu Shi
出处
期刊:EMBO Reports [Springer Nature]
卷期号:25 (10): 4465-4487 被引量:13
标识
DOI:10.1038/s44319-024-00237-z
摘要

Abstract Wnt signaling is an important target for anabolic therapies in osteoporosis. A sclerostin-neutralizing antibody (Scl-Ab), that blocks the Wnt signaling inhibitor (sclerostin), has been shown to promote bone mass in animal models and clinical studies. However, the cellular mechanisms by which Wnt signaling promotes osteogenesis remain to be further investigated. O-GlcNAcylation, a dynamic post-translational modification of proteins, controls multiple critical biological processes including transcription, translation, and cell fate determination. Here, we report that Wnt3a either induces O-GlcNAcylation rapidly via the Ca 2+ -PKA-Gfat1 axis, or increases it in a Wnt-β-catenin-dependent manner following prolonged stimulation. Importantly, we find O-GlcNAcylation indispensable for osteoblastogenesis both in vivo and in vitro. Genetic ablation of O-GlcNAcylation in the osteoblast-lineage diminishes bone formation and delays bone fracture healing in response to Wnt stimulation in vivo. Mechanistically, Wnt3a induces O-GlcNAcylation at Serine 174 of PDK1 to stabilize the protein, resulting in increased glycolysis and osteogenesis. These findings highlight O-GlcNAcylation as an important mechanism regulating Wnt-induced glucose metabolism and bone anabolism.

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