Modulación de la formación de cristales por fosfoproteínas óseas: especificidad estructural de la inhibición mediada por osteopontina de la formación de hidroxiapatita

La osteopontina es una sialoproteína fosforilada que contiene una secuencia conservada de residuos de ácido aspártico contiguos. Esta proteína se expresa a altos niveles en tejidos mineralizados y se ha demostrado previamente que inhibe la formación in vitro de hidroxiapatita (HA). En el presente estudio, se han utilizado modificaciones de proteínas y estudios con compuestos modelo para identificar las características estructurales de la osteopontina que son responsables de sus propiedades moduladoras de cristales. Utilizando soluciones de fosfato de calcio metastables tamponadas por autotitulación, la osteopontina causó una inhibición casi máxima de la formación de HA a una concentración (IC50) de 0.06 microgramos/ml. La fosvitina, una fosfoproteína de yema de huevo de gallina, fue un inhibidor mucho más débil, mientras que el sulfato de dextrano no tuvo efecto. El polipéptido sintético poli(ácido aspártico) fue casi tan efectivo como inhibidor de la formación de HA como la osteopontina (IC50 0.11 microgramos/ml), mientras que el poli(ácido glutámico) fue más de mil veces menos potente (IC50 155 microgramos/ml). En un sistema de gel de agarosa en estado estable, se requirieron concentraciones de polipéptidos mucho más altas para la inhibición de la formación de HA, pero se observó un orden relativo similar de efectividad inhibidora. El tratamiento de la osteopontina con fosfatasa alcalina eliminó el 84% del fosfato unido covalentemente y redujo su actividad inhibidora de HA en más de 40 veces. El tratamiento con éster etílico de glicina en presencia de carbodiimida modificó el 86% de los grupos carboxilato en la osteopontina y redujo su actividad inhibidora en 6 veces. Estos hallazgos indican que la osteopontina es un potente inhibidor de la formación de HA. Esta actividad requiere grupos fosfato y carboxilato, posiblemente incluyendo la secuencia conservada de residuos de ácido aspártico contiguos. La osteopontina puede actuar como un inhibidor de la separación de fases en fluidos fisiológicos de alta supersaturación.