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南京医科大学附属口腔医院正畸科:腭裂修复新靶点?解密OGT如何“糖基化”修饰MEIS2,调控腭骨发育

2026-04-10 05:37:34

研究导读：本文由南京医科大学附属口腔医院正畸科于《International Journal of Oral Science》（IF：12.2）发表，本研究共同揭示了MEIS2 O-GlcNAc修饰在腭骨发育中的重要作用，并为理解腭部发育调控网络建立了新的理论框架。该发现可能为未来腭裂的诊断与预防提供新途径。

图文结果解读

图1：OGT 和O-GlcNAc修饰在腭部发育中起关键作用。(a)VonKossa染色与(b)Masson三色染色显示E14.5至E16.5冠状切面结果，黑色虚线标示腭骨区域。（c、d）E14.5至E16.5冠状切面 OGT 及整体O-GlcNAc修饰的代表性免疫组化染色结果。比例尺：100 μm

图2：atRA诱导小鼠中O-糖基化修饰的下调及其在腭部发育调控中的作用。a 对照组小鼠与atRA小鼠腭部托架组织中 OGT 及O-糖基化表达的蛋白质印迹分析。b (a)中相对蛋白水平的半定量数据。c E15.5胚胎冠状切片中整体O-糖基化修饰的代表性免疫组化染色结果。d E15.5胚胎冠状切片中 OGT 的代表性免疫组化染色结果。n=3次生物学独立实验。ppmx上颌骨腭突，ppp腭突腭突

图3：斑马鱼中O-GlcNAc糖基化缺失导致的腭裂与蝶骨旁骨形成障碍。a Tg(sox10:eGFP)转基因斑马鱼幼体腹侧荧光代表性视图。腭部骨骼经解剖后平铺固定，前部朝上。白色实线表示筛骨腭。比例尺：100 μm 。b 9日龄斑马鱼幼体骨结构腹侧（上方）视图示意图。aa：关节角；br1：鳃弓肋1；en：翼外肌；m：上颌骨；n：脊索；o：鳃盖；p：蝶骨旁；br2：鳃弓肋2；c：镫骨；cb：角鳃骨5；ch：角软骨；d：下颌骨；hm：下颌骨下部；v：椎骨；bop：基枕关节突

图4：OGT 敲低对 HEPM 细胞体外成骨分化过程的负面影响。a 成骨分化过程中 OGT 蛋白水平的蛋白质印迹分析。b shCtrl与shOGT HEPM 细胞的代表性Edu染色图像。shCtrl短发夹对照（对照慢病毒），shOGT短发夹 OGT（OGT 慢病毒）。c 经指定处理的 HEPM 细胞中成骨标志物（COL1A1、RUNX2、 OSX 和氰酸盐）的表达及蛋白质水平，通过蛋白质印迹法评估。d 经指定处理的 HEPM 细胞中成骨基因（COL1A1、RUNX2、 OSX 和氰酸盐）的表达及mRNA水平，通过实时定量PCR评估。e、f 经指定处理的 HEPM 细胞中碱性磷酸酶（ALP）和抗逆转录酶（ARS）染色结果。

图5：MEIS2对腭骨形成至关重要。a 对E14.5至E16.5冠状切片中MEIS2的免疫荧光染色。b 骨形成分化过程中MEIS2蛋白水平的蛋白质印迹分析。c 骨形成标志物（COL1A1、RUNX2、 OSX 和氰酸盐）的表达及按指定处理的 HEPM 细胞蛋白水平，通过蛋白质印迹法评估。d、e 按指定处理的 HEPM 细胞的碱性磷酸酶（ALP）和抗原识别序列（ARS）染色。n = 3次生物学独立实验。

图6：OGT 介导的MEIS2 Ser237位点O-GlcNAc修饰。a 共免疫沉淀实验证实了 HEPM 细胞中 OGT 与MEIS2的相互作用。b 采用代表性免疫荧光染色法检测 HEPM 细胞内亚细胞 OGT（绿色）与MEIS2（红色）的定位。比例尺：5 μm 。c、d 通过sWGA下拉实验观察HEK293细胞中外源性MEIS2及 HEPM 细胞内源性MEIS2表达。细胞收获前经30 μΜ TMG 或 OSMI -1处理12小时。e MEIS2跨物种蛋白质序列比对。f HEK293细胞中sWGA下拉实验结果。转染HA-MEIS2（野生型或S237A突变体）质粒的细胞。g 对HA-WT或HA-S237A突变体转染HEK293细胞中 WCL 及免疫沉淀物进行免疫印迹分析。

图7：通过抑制泛素化作用实现MEIS2的O-GlcNAc修饰稳定化。a、b shCtrl和shOGT HEPM 细胞中MEIS2蛋白水平的Western印迹（WB）及半定量分析。shOGT是short hairpin OGT（OGT 慢病毒）的缩写。c shCtrl和shOGT HEPM 细胞中MEIS2 mRNA水平的qRT-PCR结果。d HEPM 细胞在经DMSO、30 μmol/L Thiamet G或30 μmol/L OSMI -1处理12小时后，接受10 μmol/L MG132处理8小时。通过WB观察MEIS2表达。e、f HEPM 细胞中MEIS2的半衰期分析。经250 μmol/L CHX 处理指定时间后，通过免疫印迹（IB）观察细胞中MEIS2水平。细胞分别接受DMSO、30 μmol/L OSMI -1或30 μmol/L Thiamet G处理。g HEK293细胞中HA-MEIS2的半衰期分析。经250 μmol/L CHX 处理指定时间后，通过IB观察HEK293细胞中HA-MEIS2水平。转染HA-MEIS2（野生型或S237A）质粒的细胞。h、i 细胞接受DMSO、30 μmol/L Thiamet G或30 μmol/L OSMI -1处理12小时后，通过抗MEIS2或抗HA抗体免疫沉淀观察内源性(h)或外源性(i)MEIS2泛素化。j 细胞转染HA-WT或HA-S237A质粒并经30 μmol/L Thiamet G处理12小时后收集，通过免疫沉淀法检测MEIS2泛素化水平。

图8：MEIS2 O-GlcNAc化对SHOX2表达的调控。 HEPM 细胞经 OGT shRNA慢病毒载体转染以诱导内源性 OGT 敲低，随后感染表达MEIS2（野生型或S237A突变体）的质粒。a 上述处理条件下 HEPM 细胞中MEIS2的代表性免疫荧光染色结果。b 采用抗MEIS2抗体对核质组分进行免疫共沉淀（IB），并定量分析MEIS2在核质中的比例分布。n=3次生物学独立实验。c 上述处理条件下 HEPM 细胞中SHOX2与MEIS2蛋白水平的蛋白质印迹（WB）分析。d 双荧光素酶报告基因实验显示MEIS2过表达对 HEPM 细胞中SHOX2启动子相对活性的影响。n=3次生物学独立实验。e 通过双荧光素酶报告基因实验测定SHOX2启动子荧光素酶报告构建体的活性。n=3次生物学独立实验。

图9：MEIS2的O-GlcNAc修饰在体外促进腭部成骨发育。 HEPM 细胞通过转染 OGT shRNA慢病毒载体诱导内源性 OGT 基因敲低，随后感染表达MEIS2（野生型或S237A突变体）的质粒。a、b 采用蛋白质印迹法及半定量分析检测 HEPM 细胞中成骨分化标志蛋白的表达水平（处理方法同上）。c、d 对指定处理的 HEPM 细胞进行碱性磷酸酶（ALP）和抗原识别序列（ARS）染色。

图10：MEIS2的O-糖基化修饰在体内促进腭部成骨发育。a 120小时受精后斑马鱼幼体经阿尔新蓝染色图像。黑色虚线表示筛骨腭部。b 对斑马鱼胚胎腭裂发生率进行定量分析。n=3次生物学独立实验。c 9日龄斑马鱼幼体ARS染色图像。d 对(c)图中蝶骨旁骨矿化 IOD 进行半定量分析。n=10。

研究结论

总之，本研究证实 OGT 介导的OGlcNAc化通过抑制MEIS2泛素化来稳定其结构，从而调控腭部发育过程中的成骨分化。Ser237被鉴定为MEIS2的关键O-GlcNAc化位点。这些发现为腭裂的分子诊断提供了新见解，并提出 OGT -MEIS2轴可作为潜在治疗靶点。

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源于Zhongyin Zhang的论文《OGT mediates O-GlcNAcylation of MEIS2 and affects palatal osteogenic development》（2025年），因客观原因未能与权利人取得联系。本平台出于学术交流目的引用，无意侵犯原作者权益。如权利人认为不妥，请及时联系公众号后台，我们将立即删除或协商解决。