早期小鼠肢体间充质中RNA结合蛋白HuR的丢失不会影响发育，但会导致成年后骨骼稳态受损

《The FASEB Journal》：Loss of the RNA Binding Protein HuR in Early Murine Limb Mesenchyme Does Not Affect Development but Leads to Impaired Bone Homeostasis in Adulthood

骨骼发育与稳态中HuR的调控作用及其机制研究。采用Prx1-Cre模型进行胚系和间充质特异性HuR敲除，发现胚系敲除导致肢体骨骼严重发育异常，而间充质特异性敲除在成年期显著降低骨密度，表现为 trabecular骨体积减少、分离度增加及Runx2表达下调。RNA测序揭示HuR缺失影响广泛细胞过程，siRNA实验证实HuR通过调控Runx2 mRNA稳定性影响成骨分化

　　本研究围绕RNA结合蛋白HuR（基因名称Elavl1）在肢体骨骼发育和维持中的作用展开。HuR作为一种重要的转录后调控因子，能够影响mRNA的稳定性和翻译效率，从而在细胞中调控蛋白质的表达水平和空间分布。通过使用Prx1-Cre条件性敲除模型，研究团队探讨了在胚胎干细胞中全局敲除HuR（Elavl1KO）以及在肢体间质细胞中特异性敲除HuR（MSC-Elavl1KO）对肢体发育的影响。研究结果表明，全局敲除HuR会导致肢体骨骼发育严重受损，并与上皮尖端脊（AER）信号的缺失相关。相比之下，间质细胞特异性敲除HuR并未在胚胎阶段造成明显的骨骼异常，但到了成年阶段，这些敲除小鼠的骨骼显示出明显的异常，特别是在松质骨结构上。研究进一步发现，HuR在间质细胞中的表达对于维持成熟肢体骨骼的稳态具有重要作用。

研究团队首先通过全胚胎染色和组织切片分析，确认了HuR在胚胎发育过程中对肢体骨骼结构形成的关键作用。他们发现，在全局敲除HuR的小鼠胚胎中，肢体骨骼发育受到了显著干扰，包括骨骼形态异常和生长迟缓。此外，免疫荧光检测结果显示，HuR的表达在这些胚胎中几乎完全缺失。然而，当HuR在间质细胞中被特异性敲除时，胚胎发育并未受到明显影响，小鼠能够正常生长并发育至成年。这一发现提示，HuR在肢体骨骼发育中的作用可能并非直接依赖于其在间质细胞中的表达，而是更多地依赖于其他组织或细胞类型，如AER等。

为了进一步探究HuR在骨骼组织中的作用，研究团队对成年小鼠的骨骼结构进行了分析。他们发现，尽管间质细胞中HuR的缺失并未影响胚胎阶段的骨骼发育，但在成年后，这些小鼠的骨骼结构发生了显著变化，表现为松质骨密度下降和结构异常。这种变化在雄性和雌性小鼠中均可见，并且在2.5个月龄时尤为明显。通过μCT扫描和组织学分析，研究团队量化了这些骨骼变化，并发现HuR的缺失导致了骨小梁数量的减少、骨小梁分离度的增加以及骨小梁连接密度的下降。这些结果表明，HuR在成年骨骼的稳态维持中扮演了重要角色，尤其是在松质骨的形成和重塑过程中。

进一步的细胞实验揭示了HuR在成骨细胞中的功能。从MSC-Elavl1KO小鼠中分离出的成骨细胞显示出明显的功能缺陷，包括成骨细胞标志物基因（如ALP、RUNX2、Col1a1、Osteocalcin和Osterix）表达水平的下降，以及其合成矿化细胞外基质的能力显著减弱。通过Alizarin Red S染色，研究团队观察到这些成骨细胞在矿化条件下的染色能力远低于对照组细胞。这些发现表明，HuR的缺失不仅影响了成骨细胞的基因表达，还直接削弱了其形成矿化组织的能力，从而影响骨骼的健康和强度。

为了深入了解HuR对成骨细胞转录组的影响，研究团队进行了RNA-Seq分析。结果显示，HuR的缺失显著改变了成骨细胞的转录水平，影响了大量与细胞过程相关的基因表达。这些基因包括与RNA加工、核糖核蛋白复合物形成、小GTP酶介导的细胞信号传导、凋亡调控、蛋白质定位以及髓样细胞信号传导等。此外，分析还揭示了与骨骼生物学密切相关的基因通路，如组织矿化、细胞外基质组织和骨细胞分化等。这些发现表明，HuR在成骨细胞中不仅调控基础的细胞功能，还广泛参与骨骼相关的生物过程。

研究团队还利用人类MG63成骨细胞系进行了HuR敲低实验，以验证HuR在人类骨骼细胞中的作用。通过siRNA转染，他们发现HuR的缺失导致了RUNX2和COL1A1等关键基因的mRNA水平显著下降，并且RUNX2的mRNA半衰期明显缩短。这些结果与在小鼠中的发现一致，进一步支持了HuR在调控成骨细胞功能中的核心作用。此外，研究还指出，HuR在成骨细胞中的表达不仅影响其自身功能，还可能通过调控其他关键基因的表达，间接影响骨骼的健康和强度。

尽管已有多个研究探讨了HuR在骨骼稳态中的作用，但这些研究的结果存在争议。一些研究认为HuR的表达有助于促进成骨细胞的分化，从而可能有助于预防骨质疏松症的发生。然而，也有研究指出，在糖尿病条件下，HuR的缺失可能通过调控二价金属转运蛋白1（DMT1）来减轻骨质疏松。本研究则提供了一个更为全面的视角，表明HuR不仅在成骨细胞中起作用，还可能通过调控其转录后过程，影响骨骼的形成和维持。这一发现为理解骨骼疾病的发生机制提供了新的思路，并可能为开发新的治疗策略奠定基础。

此外，研究还探讨了HuR在骨骼发育中的时空表达模式。通过比较不同遗传背景的小鼠，研究团队发现，HuR在间质细胞中的表达并非骨骼发育的必要条件，而是在成年后对骨骼的健康和结构维持起着关键作用。这一发现提示，HuR的功能可能具有阶段特异性，即在胚胎发育过程中主要依赖于其他组织或细胞的信号传导，而在成年后则主要依赖于其在成骨细胞中的表达。这种阶段特异性的表达模式可能为理解骨骼发育和退化的复杂机制提供了新的视角。

综上所述，本研究揭示了HuR在骨骼发育和维持中的双重作用。在胚胎发育阶段，HuR的缺失并不直接导致骨骼结构的异常，但到了成年阶段，其在成骨细胞中的表达变得至关重要。研究不仅阐明了HuR在骨骼稳态中的作用，还为探索骨骼相关疾病的分子机制提供了重要的实验依据。未来的研究可以进一步探讨HuR在不同骨骼组织中的具体作用，以及其与其他调控因子之间的相互作用，以期为骨骼健康和疾病治疗提供更深入的理论支持和实践指导。