复旦大学附属妇产科医院IF 14+的研究：“热点主题+组学分析验证+高转化潜力”，推荐给临床研究的国自然申请人！

主要研究内容

本研究发现 RANK 信号通过 表观修饰 上调 PRMT6 ，触发从脂肪酸氧化向 糖酵解 的代谢转换；而 PRMT6 缺乏会逆转这种转变，减少 HIF-1α 介导的糖酵解并增强脂肪酸的氧化； PRMT6 作为代谢检查点可介导从脂肪酸氧化到糖酵解的代谢转换，从而支持破骨细胞生成。本研究揭示了 PRMT6 在表观遗传学上协调破骨细胞生成代谢转变的关键作用，为骨质疏松治疗提供了新启示 。

文章思路图

图源：文章图 9

接下来依次解析从主要 研究内容中拓展出 的科学问题：

问题 1 ：为什么要关注骨质疏松中破骨细胞的改变？本研究的临床意义是什么？

破骨细胞生成过度是骨质疏松症、牙周炎、类风湿性关节炎和转移性癌症等疾病进展的关键因素，鉴于抗吸收疗法是这些疾病的主要治疗方法，研究破骨细胞生成的潜在机制对于开发新的治疗靶点是非常必要的。

问题 2 ： RANK 信号通路与糖酵解、破骨细胞改变之间的关联？

问题 3 ：本研究的关键分子 PRMT6 在 RANK 信号激活后如何改变？

主成分分析（ PCA ） 显示， RANK 刺激后样本聚类明显、转录变化显著，确定了 2454 个差异表达基因 (DEG) ； 基因 (GO) 富集分析 显示 DEG 在 “ 细胞代谢过程的调节 ” 、 “ 发育过程 ” 、 “ 刺激反应调控 ” 、 “ 信号转导调控 ” 、 “ 蛋白质修饰过程调控 ” 等方面显著富集； 维恩图分析 显示 PRMT6 显著上调； qPCR 与 蛋白免疫印迹实验（ WB ） 显示 PRMT6 在 mRNA 和蛋白质水平均有上调。 上述结果提示 PRMT6 是一种潜在的代谢调节剂，响应 RANK 信号激活而上调。

图 1 组学分析显示 PRMT6 上调响应 RANK 信号激活。

问题 4 ： PRMT6 在骨质疏松进展中发挥何种作用？具体的通路机制是如何推导验证的？

1. PRMT6 缺乏可抑制 RANKL 诱导的体外破骨细胞生成

实验显示， PRMT6 抑制剂 EPZ020411 减少了破骨细胞引起的骨侵蚀；此外， PRMT6 缺乏与破骨细胞标志物 ACP5 等 mRNA 水平降低有关。在 PRMT6+/+ 细胞中， RANKL 刺激导致 p65 、 ERK 、 JNK 快速磷酸化， PRMT6−/− 细胞中 p65 等蛋白活性降低，而 JNK 磷酸化不受影响。这些结果表明 PRMT6 在体外促进 RANKL 诱导的破骨细胞生成，不会明显影响成骨分化。

图 2 PRMT6 缺乏抑制破骨细胞分化和体外活化。

图源：文章图 2

2.PRMT6 缺乏可减轻卵巢切除（ OVX ）引起的骨质流失

C T 分析 显示，假手术后两组小鼠在小梁骨矿物质密度、骨体积分数、成骨细胞数量等方面没有显著差异， PRMT6−/− 小鼠的小梁厚度略高，而皮质厚度略有降低， 组织形态学分析 进一步证实了这些发现。然而， OVX 后 PRMT6−/− 小鼠的成骨细胞数量显著增加，且小鼠血清中 1 型胶原 C 端肽 (CTX-1) 水平显著降低，表明骨吸收和破骨细胞活性降低。这些结果证实了 PRMT6 在 OVX 条件下促进破骨细胞生成和加速骨质流失方面的关键作用。

图 3 体内 PRMT6 缺乏可减弱 ovx 诱导的骨质流失和破骨细胞生成。

图源：文章图 3

3.PRMT6 缺乏抑制 RANKL 诱导 HIF-1 信号通路

ATAC-seq 及 RNA-seq 分析 显示 ，在 RANKL 刺激后， PRMT6−/− 和 PRMT6+/+ 组之间的差异峰在 HIF-1 信号通路和糖酵解 / 糖异生通路 显著富集。 qPCR 证实了 HIF-1 通路关键基因在 Prmt6−/− 细胞中的表达水平降低，用 HIF-1 抑制因子预处理 BMMs 可显著减少破骨细胞的形成。此外， HIF-1 过表达恢复了破骨细胞标志物 ACP5 等的水平。这些结果 强调了 PRMT6 在调节 HIF-1 信号通路中的重要作用。

图源：文章图 4

4.PRMT6 缺乏导致代谢从糖酵解转向脂肪酸氧化

基因集富集分析 (GSEA) 显示， PRMT6−/− 样品的糖酵解相关基因显著减少， qPCR 实验 、 蛋白质组学分析 与 蛋白免疫印迹实验 分析 显示 PRMT6−/− 细胞中关键糖酵解酶 (HK1 等 ) 表达降低。细胞外酸化率 (ECAR) 测量显示， PRMT6-/- 组的乳酸产量明显降低，糖酵解被显著抑制。这些发现表明 ，糖酵解的抑制是在 PRMT6 缺陷细胞中观察到的破骨细胞生成受损的关键因素 。

图源：文章图 5

GSEA 分析显示， PRMT6−/− 细胞脂肪酸氧化 (FAO) 相关基因显著上调。 qPCR 与蛋白免疫印迹实验 也证实了 FAO 相关基因表达增加； 耗氧量 (OCR) 检测结果 提示 PRMT6−/− 组 FAO 水平更高， FAO 荧光强度更强。上述结果提示， PRMT6 在响应 RANK 信号介导糖酵解和 FAO 之间的代谢重编程中的关键作用 。

图源：文章图 6

5.PRMT6 通过调节染色质可及性引起代谢转变

ATAC-seq 结果 显示， PRMT6 缺陷细胞在 RANKL 刺激后显示出更高的染色质可及性， GSEA 分析 提示 PRMT6 缺陷导致活性组蛋白标记增加抑制标记减少， 表明 PRMT6 通过 H3R2me2a 甲基化降低了染色质可及性。 ChIP-qPCR 证实，在 PRMT6−/− 细胞中， FAO 基因启动子上的 H3R2me2a 修饰显著降低，从而促进了这些基因染色质可及性的增加，在使用 PRMT6 抑制剂处理的细胞中，该位点的抑制不再影响这些蛋白的表达水平，表明 PRMT6 通过 H3R2 甲基化抑制了 FAO 相关蛋白的表达，破坏 H3R2 位点的甲基化会干扰 PRMT6 介导的代谢重编程。上述发现阐明了 PRMT6 在通过表观遗传机制引导从 FAO 到糖酵解的代谢转变中的关键作用。

问题 5 ：本研究在临床转化方面的潜力？

微 CT 分析与组织学检查 显示 PRMT6 抑制后小梁骨丢失减少， TRAP 阳性破骨细胞数量显著减少。此外， PRMT6 抑制剂处理组血清骨吸收标志物 CTX-1 水平降低。综上所述，这些结果表明 抑制 PRMT6 可有效减少破骨细胞生成和小梁骨丢失， PRMT6 可作为治疗骨质疏松症的治疗靶点。

图 8 PRMT6 抑制剂 (EPZ020411) 对 ovx 诱导的骨质疏松症和破骨细胞发生有保护作用。

文章总结：

本研究揭示 PRMT6 是关键的代谢检查点，协调从脂肪酸氧化到 糖酵解 的转变，从而将 RANK 信号转化为破骨细胞分化过程中的 代谢重编程 事件； PRMT6 催化 H3R2 在关键基因启动子上的不对称二甲基化，这种 表观遗传修饰 限制了脂肪酸氧化基因的基因组可及性，从而抑制了脂肪酸氧化，脂肪酸氧化的减少减轻了其对糖酵解的抑制作用，与 PRMT6 协同促进 HIF-1 信号依赖性糖酵解，增强细胞糖酵解活性，这一转变在支持破骨细胞分化和激活中起着至关重要的作用。 PRMT6 的抑制不仅可以减少破骨细胞生成，还可以减少 OVX 小鼠的骨质流失，可作为抗骨吸收疗法的靶点。

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