フィブロモジュリンのチロシン硫酸塩ドメインはコラーゲンに結合し、フィブリル形成を促進します

小さなロイシンリッチプロテオグリカンは、他の細胞外マトリックスタンパク質と相互作用し、マトリックスアセンブリの重要な調節因子です。フィブロモジュリンは、結合組織に重要な役割を果たし、ロイシンが豊富な繰り返しドメインで2つの同定された結合部位を介してコラーゲンを結合し、in vitroでコラーゲンフィブリル形成を調節し、フィブロモジュリンN末端ドメインのいくつかの9つのチロシン残基がO硫黄化されています。タンパク質相互作用にしばしば関与する翻訳後修飾。N末端ドメインはヘパリンを模倣し、塩基性アミノ酸残基をクラスター化したタンパク質を結合します。ヘパリンはコラーゲンフィブリル形成に影響を与えるため、硫酸チロシンがフィブロモジュリンの相互作用に関与しているかどうかを調査しました。組織から精製された全長フィブロモジンとそのN末端チロシン硫酸ドメイン、および組換えフィブロモジュリンフラグメントを使用して、N末端ドメインがコラーゲンに結合することがわかりました。チロシン硫酸ドメインとロイシンが豊富な繰り返しドメインは、両方ともコラーゲンI型分子に沿った3つの特定の部位、N末端、およびN末端から100および220 nmで結合しました。N末端ドメインは、この効果にコラーゲンフィブリル形成の遅延位相を短縮し、チロシン硫酸化が必要でした。孤立したロイシンリッチリピートドメインは、フィブリル形成速度を阻害し、フルレングスフィブロモジュリンはこれらの効果の組み合わせを示しました。フィブロモジュリンまたはその断片の存在下で形成されたフィブリルは、より組織化された構造を示しました。フィブロモジュリンとそのチロシン硫酸塩ドメインは、形成された繊維に拘束されたままでした。まとめると、これは、コラーゲンの相互作用とフィブリル形成の制御におけるチロシン硫酸化の新規の調節機能を示唆しています。

Small leucine-rich proteoglycans interact with other extracellular matrix proteins and are important regulators of matrix assembly. Fibromodulin has a key role in connective tissues, binding collagen through two identified binding sites in its leucine-rich repeat domain and regulating collagen fibril formation in vitro and in vivo Some nine tyrosine residues in the fibromodulin N-terminal domain are O-sulfated, a posttranslational modification often involved in protein interactions. The N-terminal domain mimics heparin, binding proteins with clustered basic amino acid residues. Because heparin affects collagen fibril formation, we investigated whether tyrosine sulfate is involved in fibromodulin interactions with collagen. Using full-length fibromodulin and its N-terminal tyrosine-sulfated domain purified from tissue, as well as recombinant fibromodulin fragments, we found that the N-terminal domain binds collagen. The tyrosine-sulfated domain and the leucine-rich repeat domain both bound to three specific sites along the collagen type I molecule, at the N terminus and at 100 and 220 nm from the N terminus. The N-terminal domain shortened the collagen fibril formation lag phase and tyrosine sulfation was required for this effect. The isolated leucine-rich repeat domain inhibited the fibril formation rate, and full-length fibromodulin showed a combination of these effects. The fibrils formed in the presence of fibromodulin or its fragments showed more organized structure. Fibromodulin and its tyrosine sulfate domain remained bound on the formed fiber. Taken together, this suggests a novel, regulatory function for tyrosine sulfation in collagen interaction and control of fibril formation.