11 resultados para O-GlcNAcylation
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Les modifications post-traductionnelles telles que la phosphorylation, l’OGlcNAcylation et l’ubiquitination jouent des rôles critiques dans la coordination des fonctions protéiques et par conséquent influencent grandement de nombreux processus cellulaires. Il est à noter que ces modifications sont hautement dynamiques et finement regulées. Par exemple, l’ubiquitination peut être réversible via l’action des déubiquitinases comme le suppresseur de tumeurs BAP1. Parmis les gènes codant pour les déubiquitinases, BAP1 est la plus souvent mutée dans le cancer. Des études récentes ont démontré l’importance des dynamiques de modifications post-traductionnelles dans la régulation du complexe BAP1. En plus, BAP1 forme un complexe multi-protéiques contenant plusieurs régulateurs transcriptionnels comme la protéine polycomb OGT et les facteurs de transcription FOXK1 et FOXK2. OGT est une enzyme unique qui catalyze l’ajout d’un groupement O-GlcNAc sur ses substrats afin d’en moduler l’activité enzymatique, les interactions protéines-protéines et leur localisation cellulaire. Cette modification est aussi liée au métabolisme puisque son substrat donneur, l’UDP-GlcNAc, est dérivé de la voie biosynthétique des hexosamines. Parallèlement, FOXK1/2 ont aussi été démontrés comme étant critiques à des processus métaboliques telles que la myogenèse et l’autophagie. Lors de nos études, nous avons identifié FOXK1 comme un nouveau substrat d’OGT. De plus, les niveaux d’O-GlcNAcylation de FOXK1 fluctuent lors de l’entrée/sortie du cycle cellulaire. En outre, nous avons identifié l’importance de FOXK1 dans l’adipogenèse et observé que l’interaction FOXK1/BAP1 est affectée par le métabolisme cellulaire. En résumé, nos études ont révélé l’importance d’OGT dans la régulation de certaines composantes du complexe BAP1, ce qui aidera à la compréhension de l’effet suppresseur de tumeur de BAP1 ainsi que son mécanisme d'action dans différents processus tel que le remodelage de la chromatine.
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L’O-GlcNAcylation est une modification post-traductionnelle qui consiste en l’ajout covalent du N-acetylglucosamine au groupement hydroxyle des sérines et thréonines des protéines nucléaires et cytoplasmiques. Ce type de glycosylation atypique est régulé de manière très dynamique par l’action de l’O-GlcNAc transférase (OGT) et de l’O-GlcNAcase (OGA) qui catalysent et hydrolysent cette modification respectivement. Aujourd’hui, OGT émerge comme un régulateur transcriptionnel et senseur critique du métabolisme où les protéines ciblées par l’O-GlcNAcylation couvrent la presque totalité des voies de signalisation cellulaire. Récemment, des études ont aussi proposé qu’OGT soit impliquée dans la régulation épigénétique par l’O-GlcNAcylation des histones. Dans le but de caractériser le rôle fonctionnel d’OGT dans la régulation épigénétique, nous avons revisité le concept d’O-GlcNAcylation des histones et, de manière surprenante, n’avons pu confirmer cette observation. En fait, nos données indiquent que les outils disponibles pour détecter l’O-GlcNAcylation des histones génèrent des artéfacts. De ce fait, nos travaux supportent plutôt un modèle où la régulation épigénétique médiée par OGT se fait par l’O-GlcNAcylation de régulateurs transcriptionnels recrutés à la chromatine. Parmi ceux-ci, OGT s’associe au complexe suppresseur de tumeurs BAP1. En étudiant le rôle d’OGT dans ce complexe, nous avons identifié le facteur de transcription FOXK1 comme un nouveau substrat d’OGT et démontrons qu’il est régulé par O-GlcNAcylation durant la prolifération cellulaire. Enfin, nous démontrons que FOXK1 est aussi requis pour l’adipogenèse. Ensemble, nos travaux suggèrent un rôle important d’OGT dans la régulation du complexe BAP1.
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Aims Glycosylation with beta-N-acetylglucosamine (O-GlcNAcylation) is one of the most complex post-translational modifications. The cycling of O-GlcNAc is controlled by two enzymes: UDP-NAc transferase (OGT) and O-GlcNAcase (OGA). We recently reported that endothelin-1 (ET-1) augments vascular levels of O-GlcNAcylated proteins. Here we tested the hypothesis that O-GlcNAcylation contributes to the vascular effects of ET-1 via activation of the RhoA/Rho-kinase pathway. Methods and results Incubation of vascular smooth muscle cells (VSMCs) with ET-1 (0.1 mu M) produces a time-dependent increase in O-GlcNAc levels. ET-1-induced O-GlcNAcylation is not observed when VSMCs are previously transfected with OGT siRNA, treated with ST045849 (OGT inhibitor) or atrasentan (ET(A) antagonist). ET-1 as well as PugNAc (OGA inhibitor) augmented contractions to phenylephrine in endothelium-denuded rat aortas, an effect that was abolished by the Rho kinase inhibitor Y-27632. Incubation of VSMCs with ET-1 increased expression of the phosphorylated forms of myosin phosphatase target subunit 1 (MYPT-1), protein kinase C-potentiated protein phosphatase 1 inhibitor protein (protein kinase C-potentiated phosphatase inhibitor-17), and myosin light chain (MLC) and RhoA expression and activity, and this effect was abolished by both OGT siRNA transfection or OGT inhibition and atrasentan. ET-1 also augmented expression of PDZ-Rho GEF (guanine nucleotide exchange factor) and p115-Rho GEF in VSMCs and this was prevented by OGT siRNA, ST045849, and atrasentan. Conclusion We suggest that ET-1 augments O-GlcNAcylation and this modification contributes to increased vascular contractile responses via activation of the RhoA/Rho-kinase pathway.
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O-GlcNAcylation augments vascular contractile responses, and O-GlcNAc-proteins are increased in the vasculature of deoxycorticosterone-acetate salt rats. Because endothelin 1 (ET-1) plays a major role in vascular dysfunction associated with salt-sensitive forms of hypertension, we hypothesized that ET-1-induced changes in vascular contractile responses are mediated by O-GlcNAc modification of proteins. Incubation of rat aortas with ET-1 (0.1 mu mol/L) produced a time-dependent increase in O-GlcNAc levels and decreased expression of O-GlcNAc transferase and beta-N-acetylglucosaminidase, key enzymes in the O-GlcNAcylation process. Overnight treatment of aortas with ET-1 increased phenylephrine vasoconstriction (maximal effect [in moles]: 19 +/- 5 versus 11 +/- 2 vehicle). ET-1 effects were not observed when vessels were previously instilled with anti-O-GlcNAc transferase antibody or after incubation with an O-GlcNAc transferase inhibitor (3-[2-adamantanylethyl]-2-[{4-chlorophenyl}azamethylene]-4-oxo-1,3-thiazaperhyd roine-6-carboxylic acid; 100 mu mol/L). Aortas from deoxycorticosterone-acetate salt rats, which exhibit increased prepro-ET-1, displayed increased contractions to phenylephrine and augmented levels of O-GlcNAc proteins. Treatment of deoxycorticosterone-acetate salt rats with an endothelin A antagonist abrogated augmented vascular levels of O-GlcNAc and prevented increased phenylephrine vasoconstriction. Aortas from rats chronically infused with low doses of ET-1 (2 pmol/kg per minute) exhibited increased O-GlcNAc proteins and enhanced phenylephrine responses (maximal effect [in moles]: 18 +/- 2 versus 10 +/- 3 control). These changes are similar to those induced by O-(2-acetamido-2-deoxy-D-glucopyranosylidene) amino-N-phenylcarbamate, an inhibitor of beta-N-acetylglucosaminidase. Systolic blood pressure (in millimeters of mercury) was similar between control and ET-1-infused rats (117 +/- 3 versus 123 +/- 4 mm Hg; respectively). We conclude that ET-1 indeed augments O-GlcNAc levels and that this modification contributes to the vascular changes induced by this peptide. Increased vascular O-GlcNAcylation by ET-1 may represent a mechanism for hypertension-associated vascular dysfunction or other pathological conditions associated with increased levels of ET-1. (Hypertension. 2010; 55: 180-188.)
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Hyperglycemia, which increases O-linked beta-N-acetylglucosamine (O-GlcNAc) proteins, leads to changes in vascular reactivity. Because vascular dysfunction is a key feature of arterial hypertension, we hypothesized that vessels from deoxycorticosterone acetate and salt (DOCA-salt) rats exhibit increased O-GlcNAc proteins, which is associated with increased reactivity to constrictor stimuli. Aortas from DOCA rats exhibited increased contraction to phenylephrine (E(max) [mN] = 17.6 +/- 4 versus 10.7 +/- 2 control; n = 6) and decreased relaxation to acetylcholine (47.6 +/- 6% versus 73.2 +/- 10% control; n = 8) versus arteries from uninephrectomized rats. O- GlcNAc protein content was increased in aortas from DOCA rats (arbitrary units = 3.8 +/- 0.3 versus 2.3 +/- 0.3 control; n = 5). PugNAc (O- GlcNAcase inhibitor; 100 mu mol/L; 24 hours) increased vascular O- GlcNAc proteins, augmented phenylephrine vascular reactivity (18.2 +/- 2 versus 10.7 +/- 3 vehicle; n = 6), and decreased acetylcholine dilation in uninephrectomized (41.4 +/- 6 versus 73.2 +/- 3 vehicle; n = 6) but not in DOCA rats (phenylephrine, 16.5 +/- 3 versus 18.6 +/- 3 vehicle, n = 6; acetylcholine, 44.7 +/- 8 versus 47.6 +/- 7 vehicle, n = 6). PugNAc did not change total vascular endothelial nitric oxide synthase levels, but reduced endothelial nitric oxide synthase(Ser-1177) and Akt(Ser-473) phosphorylation (P < 0.05). Aortas from DOCA rats also exhibited decreased levels of endothelial nitric oxide synthase(Ser-1177) and Akt(Ser-473) (P < 0.05) but no changes in total endothelial nitric oxide synthase or Akt. Vascular O-GlcNAc-modified endothelial nitric oxide synthase was increased in DOCA rats. Blood glucose was similar in DOCA and uninephrectomized rats. Expression of O- GlcNAc transferase, glutamine: fructose-6-phosphate amidotransferase, and O- GlcNAcase, enzymes that directly modulate O-GlcNAcylation, was decreased in arteries from DOCA rats (P < 0.05). This is the first study showing that O-GlcNAcylation modulates vascular reactivity in normoglycemic conditions and that vascular O- GlcNAc proteins are increased in DOCA-salt hypertension. Modulation of increased vascular O-GlcNAcylation may represent a novel therapeutic approach in mineralocorticoid hypertension. (Hypertension. 2009; 53: 166-174.)
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O-linked N-acetylglucosaminylation (O-GlcNAcylation) plays a role in many aspects of protein function. Whereas elevated O-GlcNAc levels contribute to diabetes-related end-organ damage, O-GlcNAcylation is also physiologically important. Because proteins that play a role in vascular tone regulation can be O-GlcNAcylated, we hypothesized that O-GlcNAcylation increases vascular reactivity to constrictor stimuli, Aortas front male Sprague-Dawley rats and C57BL/6 mice were incubated for 24 hours with vehicle or PugNAc (O-GlcNAcase inhibitor. 100 mu M). PugNAc incubation significantly increased O-GlcNAc proteins, as determined by Western blot. PugNAc also increased vascular contractions to phenylephrine and serotonin, an effect not observed in the presence of N(omega)-nitro-L-arginine methyl ester or in endothelium-denuded vessels. Acetylcholine-induced relaxation. but not that to sodium nitroprusside, was decreased by PugNAc treatment, an effect accompanied by decreased levels of phosphorylated endothelial nitric oxide synthase (eNOS)(Ser-1177) and Akt(Ser-473). Augmented O-GlcNAcylation increases vascular reactivity to constrictor stimuli, possibly due to its effects oil eNOS expression and activity, reinforcing the concept that O-GlcNAcylation modulates vascular reactivity and may play a role in pathological conditions associated with abnormal vascular function. J Am Soc Hypertens 2008:2(6): 410-417. (C) 2008 American Society of Hypertension. All rights reserved.
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Le régulateur transcriptionnel BAP1 est une déubiquitinase nucléaire (DUB) dont le substrat est l’histone H2A modifiée par monoubiquitination au niveau des residus lysines 118 et 119 (K118/K119). Depuis les dernières années, BAP1 emerge comme un gene suppresseur de tumeur majeur. En effet, BAP1 est inactivé dans un plethore de maladies humaines héréditaires et sporadiques. Cependant, malgré l’accumulation significative des connaissances concernant l’occurrence, la pénétrance et l’impact des défauts de BAP1 sur le développement de cancers, ses mécanismes d’action et de régulation restent très peu compris. Cette étude est dédiée à la caractérisation moléculaire et fonctionnelle du complexe multi-protéique de BAP1 et se présente parmi les premiers travaux décrivant sa régulation par des modifications post-traductionnelles. D’abord, nous avons défini la composition du corps du complexe BAP1 ainsi que ses principaux partenaires d’interaction. Ensuite, nous nous sommes spécifiquement intéressés a investiguer d’avantage deux principaux aspects de la régulation de BAP1. Nous avons d’abord décrit l’inter-régulation entre deux composantes majeures du complexe BAP1, soit HCF-1 et OGT. D’une manière très intéressante, nous avons trouvé que le cofacteur HCF-1 est un important régulateur des niveaux protéiques d’OGT. En retour, OGT est requise pour la maturation protéolytique de HCF-1 en promouvant sa protéolyse par O-GlcNAcylation, un processus de régulation très important pour le bon fonctionnement de HCF-1. D’autre part, nous avons découvert un mécanisme unique de régulation de BAP1 médiée par l’ubiquitine ligase atypique UBE2O. en effet, UBE2O se caractérise par le fait qu’il s’agit aussi bien d’une ubiquitine conjuratrice et d’une ubiquitine ligase. UBE2O, multi-monoubiquitine BAP1 au niveau de son domaine NLS et promeut son exclusion du noyau, le séquestrant ainsi dans le cytoplasme. De façon importante, nos travaux ont permis de mettre de l’emphase sur le rôle de l’activité auto-catalytique de chacune de ces enzymes, soit l’activité d’auto-déubiquitination de BAP1 qui est requise pour la maintenance de sa localisation nucléaire ainsi que l’activité d’auto-ubiquitination d’UBE2O impliquée dans son transport nucléo-cytoplasmique. De manière significative, nous avons trouvé que des défauts au niveau de l’auto-déubiquitination de BAP1 due à des mutations associées à certains cancers indiquent l’importance d’une propre regulation de cette déubiquitinase pour les processus associés à la suppression de tumeurs.
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The posttranslational modification of eukaryotic intracellular proteins by O-linked N-acetylglucosamine (O-GlcNAc) monosaccharides is essential for cell viability, yet its precise functional roles are largely unknown. O-GlcNAc transferase utilizes UDP-GlcNAc, the end product of hexosamine biosynthesis, to catalyze this modification. The availability of UDP-GlcNAc correlates with glycosylation levels of intracellular proteins as well as with transcriptional levels of some genes. Meanwhile, transcription factors and RNA polymerase II can be modified by O-GlcNAc. A linkage between transcription factor O-GlcNAcylation and transcriptional regulation therefore has been postulated. Here, we show that O-GlcNAcylation of a chimeric transcriptional activator containing the second activation domain of Sp1 decreases its transcriptional activity both in an in vitro transcription system and in living cells, which is in concert with our observation that O-GlcNAcylation of Sp1 activation domain blocks its in vitro and in vivo interactions with other Sp1 molecules and TATA-binding protein-associated factor II 110. Furthermore, overexpression of O-GlcNAc transferase specifically inhibits transcriptional activation by native Sp1 in cells. Thus, our studies provide direct evidence that O-GlcNAcylation of transcription factors is involved in transcriptional regulation.
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L’ubiquitination, une modification post-traductionnelle importante pour le contrôle de nombreux processus cellulaires, est une réaction réversible. La réaction inverse, nommée déubiquitination est catalysée par les déubiquitinases (DUB). Nous nous sommes intéressés dans nos travaux à étudier l’ubiquitination de l’histone H2A (H2Aub), au niveau des résidus lysines 118 et 119 (K118/K119), une marque épigénétique impliquée dans la régulation de la prolifération cellulaire et la réparation de l’ADN. Le régulateur transcriptionnel BAP1, une déubiquitinase nucléaire, a été initialement identifié pour sa capacité à promouvoir la fonction suppressive de tumeurs de BRCA1. BAP1 forme un complexe multi-protéique avec plusieurs facteurs transcriptionnels et sa fonction principale est la déubiquitination de H2Aub. Plusieurs études ont démontré que BAP1 est un gène suppresseur de tumeurs majeur et qu’il est largement muté et inactivé dans une multitude de cancers. En effet, BAP1 émerge comme étant la DUB la plus mutée au niveau des cancers. Cependant, le ou les mécanismes d’action et de régulation du complexe BAP1 restent très peu connus. Dans cette étude nous nous sommes intéressés à la caractérisation moléculaire et fonctionnelle des partenaires protéiques de BAP1. De manière significative nous avons caractérisé un mécanisme unique de régulation entre deux composants majeurs du complexe BAP1 à savoir, HCF-1 et OGT. En effet, nous avons démontré que HCF-1 est requis pour maintenir le niveau protéique de OGT et que cette dernière est indispensable pour la maturation protéolytique de HCF-1 en promouvant son clivage par O-GlcNAcylation, une signalisation cellulaire nécessaire au bon fonctionnement de HCF-1. Également, nous avons découvert un nouveau mécanisme de régulation de BAP1 par l’ubiquitine ligase atypique UBE2O. En effet, UBE2O agit comme un régulateur négatif de BAP1 puisque l’ubiquitination de ce dernier induit sa séquestration dans le cytoplasme et l’inhibition de sa fonction suppressive de tumeurs. D’autre part nous nous sommes penchés sur la caractérisation de l’association de BAP1 avec deux facteurs de la famille des protéines Polycombes nommés ASXL1 et ASXL2 (ASXL1/2). Nous avons investigué le rôle de BAP1/ASXL1/2, particulièrement dans les mécanismes de déubiquitination et suppression de tumeurs. Nous avons démontré que BAP1 interagit directement iii via son domaine C-terminale avec le même domaine ASXM de ASXL1/2 formant ainsi deux complexes mutuellement exclusifs indispensables pour induire l’activité déubiquitinase de BAP1. De manière significative, ASXM s’associe avec BAP1 pour créer un nouveau domaine composite de liaison à l’ubiquitine. Ces interactions BAP1/ASXL1/2 régulent la progression harmonieuse du cycle cellulaire. De plus, la surexpression de BAP1 et de ASXL2 au niveau des fibroblastes induit la sénescence de manière dépendante de leurs interactions. D’autre part, nous avons identifié des mutations de cancers au niveau de BAP1 le rendant incapable de lier ASXL1/2, d’exercer sa fonction d’autodéubiquitination et de ce fait d’agir comme suppresseur de tumeurs. Ainsi nous avons révélé un lien étroit entre le gène suppresseur de tumeurs BAP1, son activité déubiquitinase et le contrôle de la prolifération cellulaire.
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L’ubiquitination, une modification post-traductionnelle importante pour le contrôle de nombreux processus cellulaires, est une réaction réversible. La réaction inverse, nommée déubiquitination est catalysée par les déubiquitinases (DUB). Nous nous sommes intéressés dans nos travaux à étudier l’ubiquitination de l’histone H2A (H2Aub), au niveau des résidus lysines 118 et 119 (K118/K119), une marque épigénétique impliquée dans la régulation de la prolifération cellulaire et la réparation de l’ADN. Le régulateur transcriptionnel BAP1, une déubiquitinase nucléaire, a été initialement identifié pour sa capacité à promouvoir la fonction suppressive de tumeurs de BRCA1. BAP1 forme un complexe multi-protéique avec plusieurs facteurs transcriptionnels et sa fonction principale est la déubiquitination de H2Aub. Plusieurs études ont démontré que BAP1 est un gène suppresseur de tumeurs majeur et qu’il est largement muté et inactivé dans une multitude de cancers. En effet, BAP1 émerge comme étant la DUB la plus mutée au niveau des cancers. Cependant, le ou les mécanismes d’action et de régulation du complexe BAP1 restent très peu connus. Dans cette étude nous nous sommes intéressés à la caractérisation moléculaire et fonctionnelle des partenaires protéiques de BAP1. De manière significative nous avons caractérisé un mécanisme unique de régulation entre deux composants majeurs du complexe BAP1 à savoir, HCF-1 et OGT. En effet, nous avons démontré que HCF-1 est requis pour maintenir le niveau protéique de OGT et que cette dernière est indispensable pour la maturation protéolytique de HCF-1 en promouvant son clivage par O-GlcNAcylation, une signalisation cellulaire nécessaire au bon fonctionnement de HCF-1. Également, nous avons découvert un nouveau mécanisme de régulation de BAP1 par l’ubiquitine ligase atypique UBE2O. En effet, UBE2O agit comme un régulateur négatif de BAP1 puisque l’ubiquitination de ce dernier induit sa séquestration dans le cytoplasme et l’inhibition de sa fonction suppressive de tumeurs. D’autre part nous nous sommes penchés sur la caractérisation de l’association de BAP1 avec deux facteurs de la famille des protéines Polycombes nommés ASXL1 et ASXL2 (ASXL1/2). Nous avons investigué le rôle de BAP1/ASXL1/2, particulièrement dans les mécanismes de déubiquitination et suppression de tumeurs. Nous avons démontré que BAP1 interagit directement iii via son domaine C-terminale avec le même domaine ASXM de ASXL1/2 formant ainsi deux complexes mutuellement exclusifs indispensables pour induire l’activité déubiquitinase de BAP1. De manière significative, ASXM s’associe avec BAP1 pour créer un nouveau domaine composite de liaison à l’ubiquitine. Ces interactions BAP1/ASXL1/2 régulent la progression harmonieuse du cycle cellulaire. De plus, la surexpression de BAP1 et de ASXL2 au niveau des fibroblastes induit la sénescence de manière dépendante de leurs interactions. D’autre part, nous avons identifié des mutations de cancers au niveau de BAP1 le rendant incapable de lier ASXL1/2, d’exercer sa fonction d’autodéubiquitination et de ce fait d’agir comme suppresseur de tumeurs. Ainsi nous avons révélé un lien étroit entre le gène suppresseur de tumeurs BAP1, son activité déubiquitinase et le contrôle de la prolifération cellulaire.
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O-GlcNAc glycosylation of nuclear and cytosolic proteins is an essential post-translational modification implicated in many diseases, from cancer to diabetes. Importantly, many important neuronal proteins are also O-GlcNAc modified, and aberrant O-GlcNAcylation of these proteins may contribute to the pathology of neurodegenerative diseases although these mechanisms have not been well defined. Here we investigated the role of O-GlcNAc glycosylation in the brain, utilizing both chemistry and molecular biology to study O-GlcNAc transferase (OGT), the enzyme that adds the sugar modification. To evaluate the role of OGT in adult neurons, we generated a forebrain-specific conditional knockout of OGT (OGT cKO) in mice. Although indistinguishable from wild-type littermates at birth, after three weeks we observe progressive neurodegeneration in OGT cKO mice. Hallmarks of Alzheimer’s disease, including neuronal loss, neuroinflammation, behavioral deficits, hyperphosphorylated tau, and amyloid beta peptide accumulation, are observed. Furthermore, decreases in OGT protein levels were found in human AD brain tissue, suggesting that altered O-GlcNAcylation likely contributes to neurodegenerative diseases in humans. This model is one of a few mouse models that recapitulate AD phenotypes without mutating and overexpressing human tau, amyloid precursor protein, or presenilin, highlighting the essential role of OGT in neurodegenerative pathways.
Given the importance of OGT in the brain, we further investigated the regulation of the OGT enzyme by phosphorylation. We found that phosphorylation of OGT near its C-terminus reduces its activity in cancer cells, and have developed phosphorylation-specific antibodies to aid mechanistic studies. Furthermore, mutation of this phosphorylation site on OGT, followed by overexpression in neurons was shown to enhance neurite outgrowth, demonstrating a functional consequence for this site. Thus phosphorylation of OGT inhibits its activity and enhances neurite outgrowth, and current studies aim to characterize the signaling pathway that regulates OGT phosphorylation in neurons.