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在慢性血源性骨髓炎（CHOM）研究中，为明确 Prmts 在其中的作用，研究人员构建小鼠模型展开研究。结果发现 Prmt1 可调节 Ncoa4 稳定性，促进 Adamts 基因表达及骨细胞外基质（ECM）降解，抑制 Prmt1 能缓解病情，为 CHOM 治疗提供新方向。
骨髓炎，这一严重的骨感染疾病，如同隐藏在人体骨骼中的 “恶魔”，给患者带来极大痛苦。它通常由细菌病原体引发，其中金黄色葡萄球菌（
Staphylococcus aureus，简称 S. aureus）最为常见。骨髓炎可分为急性和慢性，慢性血源性骨髓炎（CHOM）尤为棘手，其病程漫长，会导致坏死骨组织和死骨形成，不仅使感染难以控制，还严重影响治疗效果。
在 CHOM 的发病机制中，S. aureus 会施展各种 “手段” 逃避宿主免疫防御，比如形成生物膜、分泌毒力因子、入侵细胞等。同时，它还会过度激活炎症通路，促使大量促炎细胞因子释放，招募过多中性粒细胞，进而引发骨破坏。在这个过程中，基质金属蛋白酶（Mmps）和含血小板反应蛋白基序的解聚素和金属蛋白酶（Adamts）等酶类会被上调，它们如同 “破坏分子”，分解骨细胞外基质（ECM），削弱骨骼的结构完整性。
蛋白质精氨酸甲基转移酶（Prmts）家族在多种生物学过程中发挥着关键调控作用，其成员的异常与众多疾病相关。然而，它们在骨髓炎中的角色却一直是个 “谜团”。为了揭开这个谜团，来自西安交通大学附属红会医院的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Biology Direct》上。
研究人员运用了多种关键技术方法来探索 Prmts 在 CHOM 中的作用机制。首先，通过构建 CHOM 小鼠模型，模拟疾病发生过程；采用酶联免疫吸附测定（ELISA）检测血清中促炎细胞因子水平；利用实时定量聚合酶链反应（RT-qPCR）和蛋白质免疫印迹（immunoblot analysis）分别对基因和蛋白质表达水平进行量化；借助免疫沉淀（IP）、共免疫沉淀（Co-IP）以及染色质免疫沉淀（ChIP）等技术，探究蛋白质之间的相互作用以及蛋白质与 DNA 的结合情况。
在研究结果方面，研究人员有了一系列重要发现：
- Prmt1 在 CHOM 小鼠中上调：研究人员建立 CHOM 小鼠模型后发现，与对照组相比，CHOM 小鼠血清中 IL-1β、IL-6 和 TNF-α 水平显著升高，胫骨炎症病变更明显，骨破坏程度更严重，细菌载量也更高。进一步研究发现，在 Prmts 家族 9 个成员中，只有 Prmt1 在 CHOM 小鼠的胫骨中，转录和翻译水平均显著上调，这暗示 Prmt1 可能在 CHOM 发病机制中发挥独特作用。
- Prmt1 在炎症刺激的成骨细胞和骨细胞中上调：为探究 Prmt1 上调是否由炎症微环境引起，研究人员用不同浓度的 IL-1β 和 TNF-α 处理多种骨相关细胞系。结果显示，在成骨细胞系 MC3T3-E1 和骨细胞系 MOCY-1 中，Prmt1 表达显著上调，而在破骨细胞系 MOCP-5 和骨髓巨噬细胞系 MBMM-1 中则无明显变化，这表明炎症微环境对 Prmt1 表达的调节存在细胞类型特异性。
- Ncoa4 和 Adamts3/8/12/14 依赖于 Prmt1：研究人员构建了 Prmt1 敲低的细胞系，通过 iTRAQ-based 蛋白质组学分析发现，IL-1β 处理后，在正常细胞中，Ncoa4 和 Adamts3/8/12/14 表达上调，而在 Prmt1 敲低的细胞中，这些蛋白表达不变或显著下调。此外，用 Prmt1 抑制剂处理细胞，也会导致 Ncoa4 和 Adamts3/8/12/14 蛋白水平呈剂量依赖性降低，这充分表明它们的表达依赖于 Prmt1。
- Prmt1 与 Ncoa4 相互作用并促进转录复合物组装：研究人员发现，CHOM 小鼠胫骨组织中总蛋白甲基化水平更高，通过 IP 和质谱分析确定 Ncoa4、Cbp 和 Ap1 亚基（c-Jun 和 c-Fos）是 Prmt1 的潜在靶蛋白。进一步实验表明，Prmt1 可直接与 Ncoa4 相互作用并使其甲基化，但不与 Cbp 或 Ap1 亚基直接甲基化。而且，Ncoa4 可与 Cbp 直接相互作用，Cbp 又能与 Ap1 亚基相互作用，它们共同形成转录复合物。在炎症条件下，抑制 Prmt1 会减少 Ncoa4 甲基化，破坏转录复合物的组装。
- Prmt1 催化 Ncoa4 的 R242 位点甲基化：研究人员将 Ncoa4 蛋白分为三个区域进行体外甲基化实验，发现 Prmt1 介导的甲基化发生在 R2 区域。进一步对 R2 区域的精氨酸（R）残基进行突变，确定 Prmt1 催化 Ncoa4 的不对称二甲基精氨酸（ADMA）修饰发生在 R242 位点，这一结果在细胞实验中也得到了验证。
- Ncoa4 在 Prmt1 功能受损时被 Rnf8 泛素化：当 Prmt1 被敲低或抑制时，Ncoa4 蛋白水平下降。研究人员通过实验证实，此时 Ncoa4 会被 Rnf8 E3 泛素连接酶泛素化，且泛素化位点在 K49 残基。在 CHOM 小鼠胫骨组织中，未检测到 Ncoa4 的泛素化，但在 Prmt1 功能受损的细胞中，Ncoa4 泛素化明显增加。
- Ncoa4-Cbp-Ap1 复合物调节 Adamts3/8/12/14 基因表达：研究人员发现 Adamts3/8/12/14 启动子含有 Ap1 结合位点，推测 Ncoa4-Cbp-Ap1 复合物可能在转录水平调节这些基因表达。通过构建相关基因敲低的细胞系，研究发现敲低复合物成员会显著降低 Adamts3/8/12/14 基因表达，且该复合物能特异性结合这些基因的启动子区域，IL-1β 可增强其结合，这表明该复合物在 Adamts3/8/12/14 基因的转录调控中起关键作用。
- Prmt1 抑制剂有效抑制 CHOM 进展：在体外实验中，Prmt1 抑制剂 TCE-5003 和 MS023 能抑制 IL-1β 诱导的 Adamts 表达。在体内实验中，给感染 S. aureus 的小鼠使用这两种抑制剂，可显著减轻胫骨炎症病变和骨破坏，降低细菌载量，减少 Adamts3/8/12/14 基因和蛋白表达，降低 Ncoa4 甲基化水平，增加其泛素化水平，这表明 Prmt1 抑制剂可有效预防 CHOM 发展。
研究结论和讨论部分指出，本研究首次明确 Prmt1 是 CHOM 发展的关键调节因子。Prmt1 通过甲基化和稳定 Ncoa4，驱动 Adamts3/8/12/14 表达和 ECM 降解，从而促进 CHOM 进展。而抑制 Prmt1 可有效减轻骨破坏和疾病严重程度，为 CHOM 治疗提供了全新的策略和潜在的治疗靶点。这一发现不仅加深了人们对 CHOM 发病机制的理解，更为未来开发针对 CHOM 的新型治疗方法开辟了新的道路，有望为众多骨髓炎患者带来新的希望。
