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Nature子刊:骨关节炎的发展与这种蛋白相关


    

原文标题:Hematopoietic PBX-interacting protein mediates cartilage degeneration during the pathogenesis of osteoarthritis

期刊:Nature Communications

影响因子:11.878

发表时间:2019年1月15日

选用服务:HPIPf/f条件性基因敲除小鼠

 

研究背景:

 

骨关节炎(Osteoarthritis,简称OA)是中老年人中常见的一种退行性关节疾病,软骨退变影响了骨关节炎的治疗。之前的研究表明,HPIP蛋白主要在癌症发生和发展中起到调节作用。此外,HPIP的沉默抑制了TGF-β诱导的上皮间充质转化。TGF-β是一种具有多向分化潜能的内源性细胞因子,具有调节OA软骨内稳态的重要作用。然而,HPIP在骨关节炎中的作用仍然未知。

 

研究思路:

 

Step 1 检测HPIP在骨关节炎患者中的表达水平

 

研究人员通过免疫组化染色和qRT-PCR等对HPIP在骨关节炎患者中的表达水平进行检测,发现HPIP在骨关节炎软骨中表达水平明显升高,提示HPIP参与骨关节炎关节软骨退变病程。

 

骨关节炎

图1.HPIP在骨关节炎软骨中高表达

 

Step 2 动物实验

 

HPIP软骨特异敲除小鼠

 

为了确定内源性HPIP基因在软骨内稳态中的生理作用,研究人员又分析了HPIP软骨特异敲除小鼠的表型。发现HPIP软骨特异敲除小鼠相对于对照小鼠表现出明显的骨骼畸形。

 

 

手术造模、行为学实验

 

他们对Col2a1-CreERT2/ HPIPf/f小鼠和HPIPf/f小鼠实施手术,结合行为学实验发现HPIP基因敲除能够保护软骨抑制骨关节炎病程。此外,关节腔内注射腺病毒携带的HPIP特异性shRNA能够抑制骨关节炎组织病理学特征。

 

HPIP敲除

图2:HPIP敲除可以抑制骨关节炎的发展

 

Step 3细胞实验

 

研究人员接着对HPIP敲除的软骨细胞和对照软骨细胞开展RNA-seq和ChIP-seq实验,发现HPIP能够通过激活WNT信号通路调节骨关节炎软骨退变基质降解。

 

酵母双杂交、免疫共沉淀分析、敲低内源性LEF1等实验表明LEF1对于HPIP介导的Wnt靶点调控是十分重要的,HPIP能够直接激活Wnt信号通路上关键靶点的表达,具体方式是对其启动子上的H3K56ac进行乙酰化。

 

HPIP调控

图3:HPIP调控软骨内稳态相关基因的染色质免疫沉淀分析

 

结论:

 

该研究首次发现HPIP(Hematopoietic PBX-interacting protein)能够通过表观遗传方式调节基因转录和表达,并参与调控骨关节炎软骨退变进程,揭示了骨关节炎软骨退变基质降解的新机制,为骨关节炎患者的临床诊断和制定治疗策略提供了新的方向。

 

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