Foxp1-2-4復(fù)合體調(diào)控軟骨內(nèi)骨化過(guò)程的作用機(jī)制研究.pdf

1、骨骼發(fā)育缺陷相關(guān)的許多疾病都是與轉(zhuǎn)錄因子的突變相關(guān)聯(lián)的，如先天性骨骼異常綜合征和鎖骨顱骨發(fā)育不全、塞-科二氏綜合征等。因此，研究轉(zhuǎn)錄因子在骨發(fā)育過(guò)程中的作用機(jī)制對(duì)于這些疾病的治療有著重要的意義。在軟骨內(nèi)骨化過(guò)程當(dāng)中，成骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞的誘導(dǎo)與分化受到很多轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控。這些轉(zhuǎn)錄因子包括轉(zhuǎn)錄抑制子和轉(zhuǎn)錄激活子，其中轉(zhuǎn)錄激活子對(duì)成骨細(xì)胞的發(fā)育調(diào)控已經(jīng)有很多重大的研究進(jìn)展，而轉(zhuǎn)錄抑制子對(duì)成骨細(xì)胞的發(fā)育調(diào)控的研究較少。
　　本研究發(fā)現(xiàn)Fo

2、xp亞家族成員中的Foxp1/2/4這三個(gè)轉(zhuǎn)錄因子在軟骨內(nèi)骨化過(guò)程中有特異的表達(dá)。骨骼發(fā)育的早期，F(xiàn)oxp1/2/4基因表達(dá)在骨原基中的成骨-軟骨前體細(xì)胞中。隨著骨發(fā)育的進(jìn)行，F(xiàn)oxp1/2/4的表達(dá)特異性的限制在軟骨膜中的成骨前體細(xì)胞中，該表達(dá)與Runx2的表達(dá)部分重合，并且Foxp2和Foxp4在生長(zhǎng)板中的增殖軟骨細(xì)胞中也有低的表達(dá)。
　　為了進(jìn)一步分析Foxp1/2/4這三個(gè)基因在軟骨內(nèi)骨化過(guò)程中的功能，本課題首先構(gòu)建了過(guò)表

3、達(dá)Foxp1/2/4基因的ATDC5細(xì)胞系和轉(zhuǎn)基因小鼠。當(dāng)在ATDC5細(xì)胞系中過(guò)表達(dá)Foxp2或者Foxp4時(shí)，ATDC5細(xì)胞向軟骨細(xì)胞或者成骨細(xì)胞方向的誘導(dǎo)分化被抑制。而構(gòu)建的Col2-Foxp1和Col2-Foxp2、Col2-Foxp4轉(zhuǎn)基因小鼠，由于骨骼缺陷導(dǎo)致其出生致死。對(duì)轉(zhuǎn)基因小鼠的長(zhǎng)骨進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，軟骨細(xì)胞的肥大化和成骨細(xì)胞的分化也都被抑制。接下來(lái)，本課題利用Col2-Cre或者Prx1-Cre在小鼠體內(nèi)單個(gè)或組合敲除Fo

4、xp1/2/4這三個(gè)基因。敲除小鼠的個(gè)體變小，四肢變短，其中組合敲除Foxp1/2/4基因的小鼠表型更嚴(yán)重，其頭骨和脊椎骨也有缺陷。并且Foxp1/2/4基因成員之間在功能上起著協(xié)同作用，隨著敲除的等位基因的增加，小鼠的表型更加嚴(yán)重。通過(guò)對(duì)胚胎期的長(zhǎng)骨分析表明，敲除Foxp1/2/4導(dǎo)致軟骨膜中的間充質(zhì)祖細(xì)胞向成骨細(xì)胞的分化，以及成骨細(xì)胞的成熟和礦化都提前，并且成骨前體細(xì)胞的增殖增加。同時(shí)，生長(zhǎng)板中軟骨細(xì)胞的增殖減少、凋亡增加，并且其肥

5、大化延遲。
　　在分子機(jī)制上，本研究發(fā)現(xiàn)Foxp1/2/4能通過(guò)與Runx2相互作用形成一個(gè)復(fù)合體，從而抑制Runx2的轉(zhuǎn)錄活性。并且Foxp1的forkhead結(jié)構(gòu)域和Runx2的Runt結(jié)構(gòu)域?qū)oxp1與Runx2的相互作用起著重要的作用。因此，F(xiàn)oxp1/2/4與Runx2的相互作用，能部分解釋Foxp1/2/4對(duì)軟骨膜中成骨細(xì)胞的分化調(diào)節(jié)作用。
　　綜上所述，本研究首次詳細(xì)的分析了轉(zhuǎn)錄抑制因子Foxp1/2/4在軟