去泛素化酶OTUB1在免疫炎症、DNA损伤修复和肿瘤的发生发展中发挥着重要的调控作用。多种敲除小鼠模型证实了OTUB1在组织稳态调控中不可或缺。小鼠T细胞特异性敲除Otub1后能更有效的清除自身抗原,B细胞特异性敲除Otub1的小鼠B细胞过度增殖并出现自身免疫病,小鼠星形胶质细胞特异性敲除Otub1后更易发展出实验性自身免疫性脑脊髓炎,此外小鼠树突状细胞特异性敲除Otub1后在弓形虫感染后更易死于慢性脑炎。但是迄今为止对OTUB1在小鼠胚胎发育阶段的生理功能及作用机制的研究较少。本课题通过建立和分析Otub1敲除小鼠模型揭示OTUB1在胚胎发育中的功能,同时鉴定OTUB1调控的生理性底物及其作用机制。我们利用Cre-Loxp技术成功建立了Otub1全身性和成骨细胞特异性敲除小鼠模型,发现Otub1全身性敲除小鼠出生后不久立刻死亡并且全身呈现钳紫色,肺浮力实验提示Otub1全身性敲除小鼠出生后无自主呼吸行为。表型分析发现Otub1全身性敲除小鼠肺部弹性蛋白的分泌组装减少,脂成纤维细胞分化能力减弱,使肺泡腔失去支撑力而坍塌,导致Otub1全身性敲除小鼠出生后因丧失呼吸能力而死亡。同时我们还观察到Otub1全身性敲除小鼠体型偏小,利用阿尔新蓝和茜素红双染小鼠的骨骼发现Otub1敲除小鼠颅骨、胸骨和四肢骨的硬骨发育延迟。组织学和细胞学实验进一步揭示Otub1的缺失并不影响软骨细胞的增殖和肥大化,,而是通过减弱成骨细胞的分化能力抑制骨发育。与此一致的是Otub1成骨细胞特异性敲除小鼠的骨形成能力、骨脆度和骨量均下降,体外成骨诱导实验证实Otub1敲除的成骨细胞的分化能力受到抑制。同时我们在原发性骨质疏松症小鼠的骨骼中检测到Otub1表达水平的下调,过表达OTUB1能够明显改善去卵巢小鼠骨量低下、骨脆性增加和骨微结构破坏的表型特征。酪氨酸激酶受体FGFR2是一个经典骨和肺发育的调控因子,表型驱动的机制研究发现FGFR2是OTUB1的生理性底物。在Otub1敲除小鼠的肺和成骨细胞中FGFR2的泛素化水平升高,蛋白稳定性下降。深入研究发现OTUB1通过其N端的泛素结合结构域与FGFR2结合,通过拮抗HECT类泛素连接酶NEDD4家族的Smurf1对FGFR2的泛素化修饰,以酶活非依赖的方式通过抑制FGFR2 K48泛素链的形成及随后的溶酶体降解,维持FGFR2的蛋白稳定性,进而调控肺和骨稳态平衡。基于以上的研究,我们利用AAV9基因递送系统将Fgfr2递送至Otub1成骨细胞特异性敲除小鼠的关节腔处,发现过表达FGFR2能够明显提高Otub1成骨细胞特异性敲除小鼠的骨量。同时我们在Otub1全身性敲除小鼠的肺成纤维细胞中过表达FGFR2也能挽救成纤维细胞的成脂分化能力,进一步证实了OTUB1敲除后引起的骨量丢失和成纤维细胞成脂分化能力减弱是由FGFR2的稳定性下降所引起的。综上所述,本研究利用敲除小鼠模型揭示了生理条件下OTUB1通过酪氨酸激酶受体FGFR2调控肺部弹性蛋白的分泌组装及成骨细胞分化,进而影响肺发育和骨形成。OTUB1以酶活非依赖的方式通过去除FGFR2 K48泛素链抑制FGFR2的溶酶体降解途径。本研究还证实泛素链接酶Smurf1为FGFR2的一个新的泛素连接酶E3,OTUB1通过拮抗Smurf1对FGFR2的泛素化修饰维持FGFR2的蛋白稳定性。