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为探究 TRIM27 在骨重塑中的作用,研究人员开展了 TRIM27 对破骨细胞和成骨细胞分化影响的研究。结果发现,TRIM27 通过调节 NF-κB 通路影响骨重塑,这为治疗肌肉骨骼疾病提供了潜在靶点。
在人体的微观世界里,骨骼就像一座不断翻新的城堡,破骨细胞忙着拆除旧的 “城墙”,成骨细胞则努力构建新的 “堡垒”,二者的平衡对维持骨骼健康至关重要。然而,目前对于许多参与骨骼平衡调节的因子,人们了解得还不够深入。其中,Tripartite motif-containing 27(TRIM27)在骨骼中的作用一直是个未解之谜,它在其他组织中虽有一些已知功能,但在骨重塑(骨骼不断更新的过程)中到底扮演什么角色呢?这引发了科研人员的浓厚兴趣。
来自韩国全南国立大学(Chonnam National University)的研究人员决心揭开这个谜团,他们针对 TRIM27 在骨重塑中的作用展开了深入研究。最终,他们发现 TRIM27 是骨重塑中 NF-κB 通路的关键负调控因子,这一发现意义重大,为骨质疏松等肌肉骨骼疾病的治疗提供了全新的潜在靶点,相关研究成果发表在《Molecular Medicine》杂志上。
在研究过程中,研究人员运用了多种关键技术方法。他们利用基因编辑技术获得了 Trim27 基因敲除小鼠;通过细胞培养技术,培养了骨髓细胞来源的破骨细胞前体(BMMs)以及成骨细胞前体;借助定量实时聚合酶链反应(qRT-PCR)检测基因表达水平;运用免疫沉淀和蛋白质免疫印迹(Western blot)技术分析蛋白质的表达、修饰及相互作用;还采用了微计算机断层扫描(μCT)和组织学分析来评估小鼠骨骼的结构和细胞变化 。
研究结果如下:
- Trim27 基因敲除小鼠小梁骨矿密度降低:研究人员通过 μCT 成像分析 8 周龄 Trim27 基因敲除小鼠长骨小梁骨的表型,发现与野生型小鼠相比,敲除小鼠骨量减少,小梁骨体积(BV/TV)和小梁骨数量(Tb.N)降低,小梁骨分离度(Tb.Sp)增加,同时成骨细胞数量减少,破骨细胞数量增加。
- Trim27 基因缺失增强破骨细胞分化:在体外实验中,研究人员利用 Trim27 基因敲除小鼠的骨髓细胞培养破骨细胞,发现其 TRAP 阳性多核细胞数量增加,形成的吸收陷窝增多,且破骨细胞标记基因 NFATc1、OSCAR 和 TRAP 的表达在 mRNA 和蛋白质水平均上调。
- TRIM27 负向调节破骨细胞分化:构建含有 TRIM27 编码区的逆转录病毒载体并在 BMMs 中过表达,结果显示,TRIM27 过表达抑制了 RANKL 诱导的破骨细胞形成和吸收陷窝的产生,同时下调了破骨细胞分化相关基因的表达。
- Trim27 基因缺失抑制成骨细胞分化:培养 Trim27 基因敲除小鼠的成骨细胞前体,进行碱性磷酸酶(ALP)活性测定和矿化结节染色,发现敲除小鼠的成骨细胞分化受到抑制,成骨相关基因 Alpl、Bglap 和 Ibsp 的表达下降。
- TRIM27 过表达增强成骨细胞分化:将 TRIM27 逆转录病毒感染成骨细胞,在成骨培养基中培养,结果显示,过表达 TRIM27 的成骨细胞 ALP 活性增加,矿化结节形成增多,成骨相关基因和蛋白的表达均上调。
- TRIM27 调节 NF-κB 在破骨细胞和成骨细胞中的激活:研究发现,TRIM27 过表达可抑制 RANKL 诱导的破骨细胞和 BMP-2 诱导的成骨细胞中 IκBα 的降解,而 Trim27 基因缺失则有相反作用,表明 TRIM27 可能抑制 NF-κB 信号通路。
- TRIM27 与 TAB2 相互作用并促进其通过溶酶体依赖途径降解:构建 TRIM27 突变体(TRIM27-ΔR),通过荧光素酶报告实验、蛋白质免疫印迹等实验表明,TRIM27 可与 TAB2 相互作用并促进其降解,且该降解过程依赖溶酶体途径。
- TRIM27 阻止 TRAF6 自泛素化:研究发现,TRIM27-WT 可减少 TRAF6 自泛素化,但 TRIM27-ΔR 无此作用,且 TRIM27 不影响 TRAF6 寡聚体的形成,说明 TRIM27 通过抑制 TRAF6 自泛素化来抑制 NF-κB 激活。
综合研究结论和讨论部分,这项研究首次揭示了 TRIM27 在骨重塑中的关键作用。TRIM27 通过与 TAB2 相互作用,促进其通过溶酶体依赖途径降解,进而抑制 NF-κB 信号通路,调节破骨细胞和成骨细胞的分化,维持骨骼的稳态。这一发现为深入理解骨相关疾病的发病机制提供了新的视角,也为开发治疗骨质疏松等肌肉骨骼疾病的新型疗法奠定了理论基础。未来,有望通过调节 TRIM27 的功能,为这些疾病的治疗开辟新的方向 。