膜棕榈酰化蛋白7（MPP7）通过调控ALPL表达介导成骨分化与骨质疏松的新机制

《Calcified Tissue International》：Membrane Palmitoylated Protein 7 is Required for Osteogenesis and is Linked with Bone Mineralization and Osteoporosis: The Functional Evaluation of GEFOS GWAS Hit

本研究针对骨质疏松（OP）中骨密度（BMD）遗传调控机制未充分阐明的问题，聚焦GWAS优先基因膜棕榈酰化蛋白7（MPP7），通过临床样本分析及CRISPR/Cas9基因编辑技术，发现MPP7在OP患者骨组织中表达显著降低，其缺失会通过下调ALPL表达完全阻断成骨细胞矿化过程，并改变细胞极性结构。该研究首次在人类细胞模型中验证MPP7对骨形成的核心作用，为OP的早期诊断和靶向治疗提供了新方向。

　　

随着全球人口老龄化加剧，骨质疏松（Osteoporosis, OP）已成为威胁中老年人骨骼健康的主要疾病，其特征是骨密度（Bone Mineral Density, BMD）降低、骨微结构破坏，导致骨折风险显著上升。尽管全基因组关联分析（Genome-Wide Association Studies, GWAS）已鉴定出大量与BMD相关的遗传位点，但多数候选基因在骨生物学中的具体功能仍属未知。其中，位于10号染色体10p11.23位点的膜棕榈酰化蛋白7（Membrane Palmitoylated Protein 7, MPP7）在多项GWAS中与跟骨和腰椎BMD显著相关，斑马鱼敲低模型也提示其可能参与骨骼发育，然而MPP7在人类成骨过程中的作用机制尚未明确。为此，研究团队在《Calcified Tissue International》发表最新成果，系统揭示了MPP7在成骨分化及矿化中的关键角色。

为解析MPP7的生物学功能，研究首先通过生物信息学工具（包括HuGE计算器、Gene Sifter和基因效应指数GEI）对10p11.23位点进行精细定位，确认MPP7为最具因果概率的效应基因。在实验层面，团队收集了斯洛文尼亚人群的骨组织（来自髋关节置换术患者）与骨骼肌样本（臀中肌），包括骨质疏松（OP）、骨关节炎（Osteoarthritis, OA）患者及尸检对照组，通过RT-qPCR检测基因表达；同时利用CRISPR/Cas9技术构建MPP7敲除（Knockout, KO）的人骨肉瘤HOS和MG-63细胞系，在35天成骨诱导培养中评估矿化能力（Alizarin Red S染色）及成骨/成脂标志物（如ALPL、RUNX2、PPARG等）的表达动态。

MPP7表达在骨质疏松骨组织中降低

临床样本分析显示，OP患者骨组织中MPP7表达较OA组和对照组显著下降约2.3倍（P=0.0007），同时成骨主控转录因子RUNX2表达也出现同步降低，提示MPP7表达缺失与骨质疏松病理进程密切相关。

MPP7在肌肉组织中的表达下调

在骨骼肌中，MPP7表达在OP和OA患者中均显著降低（分别下降2.6倍和3.9倍），但成肌分化标志物MYOD1未出现显著变化，说明MPP7下调可能独立于肌源性分化通路，反映了骨-肌交叉对话（bone-muscle cross-talk）的复杂性。

MPP7缺失完全阻断矿化过程并抑制ALPL表达

成骨诱导实验表明，野生型（WT）HOS细胞从第21天起出现明显矿化结节，而MPP7-KO细胞在整个35天培养期内均无矿化沉积。机制上，KO细胞中碱性磷酸酶（ALPL）mRNA表达被完全抑制，且无法随诱导时间上调，揭示MPP7通过调控ALPL表达介导矿化启动。

MPP7敲除影响成骨分化标志物表达谱

在HOS细胞中，MPP7缺失导致早期成骨标志物RUNX2表达显著抑制（第7天降低2.2倍），成熟标志物骨钙素（OC）表达受阻，而成脂转录因子PPARG表达上升，提示MPP7缺失可能促使间充质干细胞向成脂方向偏移。此外，骨细胞标志物硬化素（SOST）在KO细胞中全程无表达，进一步证实MPP7对终末分化的调控作用。

MPP7敲除导致细胞层形态结构异常

形态学分析发现，WT HOS细胞在融合后形成环形结构，其中心区域成为矿化起始位点；而MPP7-KO细胞始终维持均匀单层排列，无法形成空间极化域。该现象与MPP7作为膜相关鸟苷酸激酶（MAGUK）家族成员调控细胞极性和连接组装的功能一致，提示其通过影响细胞间连接结构介导成骨微环境构建。

研究结论与讨论部分强调，MPP7作为GWAS优先基因，在人类骨质疏松骨组织中表达下调，且其缺失通过破坏ALPL表达和细胞极性结构直接导致矿化障碍。蛋白互作模型提示MPP7可能通过DLG1-LIN7A-MPP7复合物稳定细胞连接，或通过MPP7-AMOT-YAP1复合物调控Hippo通路影响细胞命运。尽管研究存在样本量有限、细胞模型已预分化等局限性，但首次在人类成骨细胞中证实MPP7对骨形成的关键作用，为开发基于MPP7通路的新型骨质疏松诊疗策略提供了理论依据。