miR-103-3p通过靶向m6A甲基化转移酶METTL14抑制成骨细胞骨形成的研究

来源 :南京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pfeiyuan2009
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背景骨质疏松症是老年人及绝经后女性最为常见的代谢性骨病。成骨细胞直接影响骨重建的全过程,它不仅调控骨生成,还间接调控骨吸收,它的数量和功能变化直接影响骨质疏松症的发生和发展。目前,虽然有大量研究证实老龄或绝经后成骨细胞的成骨能力减弱,但成骨细胞成骨能力减弱的机制尚不完全清楚,限制了骨质疏松症的治疗效果。微小RNA(microRNAs,miRNAs)作为重要的基因转录后调控方式是成骨细胞成骨能力调控的关键分子之一。我们既往研究发现,成熟的miR-103-3p在多种物种间进化高度保守,并且在骨组织中高表达;我们还发现,miR-103-3p主要通过抑制Cav1.2的表达来抑制模拟微重力条件下L型钙通道电流和成骨细胞增殖。Zuo等人也报道miR-103-3p在机械应力刺激下表达降低,而这种变化与机械刺激下成骨细胞分化和骨形成负相关。然而,miR-103-3p对绝经后骨质疏松症成骨细胞骨形成的影响及其可能的机制尚未得到证实。N6-甲基腺苷(m6A)是位于腺苷N6位点的一种动态甲基化修饰,调控着广泛的生物过程。在哺乳动物中,m6A是由甲基转移酶3(methyltransferase-like 3,METTL3)、甲基转移酶14(methyltransferase-like 14,METTL14)和Wilms肿瘤1相关蛋白(Wilms tumor 1-associated protein,WTAP)组成的m6A甲基转移酶复合体添加,而可被脱甲基酶alk B同系物5(demethylases alk B homologue 5,ALKBH5)和脂肪和肥胖相关蛋白(fat mass and obesity-associated protein,FTO)清除。有研究表明METTL3和FTO参与调节骨形成。然而,其他m6A修饰酶在骨形成中的生物学意义仍不清楚。方法1、获取临床样本,建立动物模型,利用real-time PCR技术检测临床股骨样本和模型动物股骨样本中miR-103-3p和骨分化指标含量,并验证miR-103-3p和骨分化指标相关性;诱导培养小鼠原代成骨细胞,利用real-time PCR技术检测成骨细胞分化过程中miR-103-3p和骨分化指标的含量变化。2、构建miR-103-3p的模拟物agomir-103-3p和抑制物antagmir-103-3p,利用CCK-8检测、EdU染色、real-time PCR、ELISA技术、ALP染色和茜素红染色等手段体外检测miR-103-3p对成骨细胞成骨功能的作用;利用microCT、钙黄绿素染色、Masson三色染色和三点应力试验等技术在体检测miR-103-3p对骨形成能力的影响;利用荧光素酶报告基因技术、Western blot技术和RIP分析等技术探究miR-103-3p调控成骨细胞功能的机制。3、利用RIP分析、m6A含量分析和real-time PCR技术验证METTL14对miR-103-3p的反馈调控作用;利用CCK-8检测、EdU染色、real-time PCR、ELISA技术、ALP染色和茜素红染色等手段体外检测METTL14对成骨细胞成骨功能的作用。4、利用real-time PCR技术、Western blot技术和m6A含量分析检测临床股骨样本和模型动物股骨样本中METTL14、m6A含量和骨分化指标含量,并验证miR-103-3p、METTL14、m6A和骨分化指标相关性;诱导培养原代成骨细胞,利用real-time PCR技术检测在成骨细胞分化过程中METTL14、m6A和骨分化指标含量变化。结果1、骨质疏松症患者股骨和去卵巢小鼠股骨中miR-103-3p高表达,且miR-103-3p含量和骨分化指标含量负相关;miR-103-3p含量随成骨细胞的分化而降低。2、miR-103-3p能够靶向m6A甲基化转移酶METTL14抑制成骨细胞骨形成。3、METTL14依赖的m6A甲基化途径通过微处理器蛋白DGCR8调控miR-103-3p的加工和成骨细胞成骨功能。4、骨质疏松症患者股骨和去卵巢小鼠股骨中METTL14和m6A含量下降,且METTL14和m6A含量和miR-103-3p含量负相关,和骨分化指标含量正相关;METTL14和m6A含量随原代成骨细胞的分化而升高。结论miR-103-3p/METTL14/m6A信号轴在成骨细胞骨形成过程中发挥关键调控作用,该信号轴可能成为改善骨质疏松症的潜在治疗靶点。
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