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Nat Aging | 南京大学孙洋/徐强发现治疗骨关节炎软骨纤维化和退变的潜在新方法

iNature  · 公众号  ·  · 2024-05-18 00:00

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透明软骨纤维化通常被认为是骨关节炎(OA)的终末期病理,导致细胞外基质的改变。然而,这背后的机制在很大程度上尚不清楚。

2024年5月17日,南京大学孙洋及 徐强 共同通讯在 Nature Aging 在线发表题为“ DDX5 inhibits hyaline cartilage fibrosis and degradation in osteoarthritis via alternative splicing and G-quadruplex unwinding ”的研究论文, 该研究发现DDX5通过选择性剪接和G-四链体解绕抑制骨关节炎的透明软骨纤维化和降解。 该研究发现RNA解旋酶DDX5在OA的发展过程中显著下调。DDX5缺乏通过上调COL1表达和下调COL2表达增加纤维化表型。此外,DDX5的缺失通过诱导软骨降解酶的产生而加剧软骨降解。软骨细胞特异性缺失 Ddx5 导致小鼠OA模型中更严重的软骨病变。

机制上,DDX5减弱导致 Fn1 -AS-WT和 Plod2 -AS-WT转录本丰富,分别促进了纤维化相关基因 Col1 Acta2 和细胞外基质降解基因 Mmp13 Nos2 等的表达。此外,DDX5的缺失阻止了 Col2 启动子g -四链体的展开,从而减少了Col2的产生。 总之,该研究表明,上调DDX5的策略在OA软骨纤维化和退化的治疗中具有显著的潜力。

健康的关节软骨具有光滑的细胞外基质(ECM),主要由聚集蛋白和II型胶原(COL2)组成,软骨细胞残留在称为腔隙(lacunae1)的小间隙中。 软骨一旦受损,软骨细胞就会异常增殖。最终,增生的软骨细胞转变为成纤维细胞样表型,通过合成I型胶原(COL1)并诱导附近透明软骨的降解和去分化,形成一层厚的纤维软骨样组织。这些变化导致软骨变得更硬、更不耐用,并最终改变关节软骨的表型,加速骨关节炎(OA)的进展。从单细胞测序中获得的越来越多的证据表明,纤维软骨软骨细胞在OA进展中起重要作用。 因此,软骨损伤后产生的纤维软骨是不容忽视的。然而,透明软骨纤维化的机制在很大程度上是不清楚的。
选择性剪接(AS)是增强有限基因组编码能力的重要生物学过程。 越来越多的例子表明,异常的AS事件可以导致人类疾病,如癌症。一些基因,如前胶原-赖氨酸、2-氧戊二酸5-双加氧酶2 ( PLOD2 )、纤维连接蛋白1 ( FN1 )和转化生长因子受体1 ( TGFBR1 ),调节ECM相关通路,有许多AS事件。 然而,目前尚不清楚异常AS事件是否与透明软骨纤维化有关。
解释DDX5介导选择性剪接和G4解旋抑制OA透明软骨纤维化和降解的机制模型 (图源自 Nature Aging
该研究表明,DDX5作为DEAD-box RNA解旋酶家族中最重要的成员之一,可能在防止软骨降解和纤维软骨表型的发展中具有双重作用。 DDX5通过调节 Fn1 Plod2 前mRNA的剪接以及解开 Col2 启动子的G-四链体(G4)来阻止透明软骨和纤维化的降解。 综上所述,DDX5可以通过pre-mRNA剪接和G4展开抑制OA透明软骨纤维化和降解。软骨细胞中DDX5的靶向上调和表达可能潜在地代表了一种治疗OA软骨纤维化和退变的治疗方法。

原文链接:
https://www.nature.com/articles/s43587-024-00624-0

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