Merlin通过调控初级纤毛-Hedgehog信号通路介导肢体发育与拇指形成的作用机制研究

这篇研究揭示了Merlin（NF2）通过调控初级纤毛（PC）介导的Hedgehog（HH）信号通路在肢体纵向生长和拇指形态发生中的关键作用。作者发现Merlin缺失会导致小鼠短肢侏儒症、短指畸形和拇指发育不全，其机制是通过与ARF6相互作用，促进Smoothened（SMO）通过RAB11+ 囊泡向初级纤毛的运输，从而激活HH信号。药理激活HH信号可显著改善Merlin缺失导致的肢体缺陷，为相关肢体发育异常疾病提供了潜在治疗策略。

　　

Merlin调控肢体发育和拇指形成的分子机制

Merlin在肢体发育中的表达模式

研究通过原位杂交（ISH）和免疫组化（IHC）发现，Merlin（由Nf2基因编码）在小鼠胚胎肢芽和生长板软骨细胞中高表达。随着软骨细胞肥大分化，Merlin表达水平与COL10、MMP13等肥大标志物同步上升，提示其可能参与软骨发育调控。

Merlin缺失导致严重的肢体表型

利用Prx1-Cre条件性敲除小鼠模型，研究者发现Merlin缺失会导致肢体纵向生长受阻（股骨和胫骨缩短30%）、生长板结构紊乱（增殖区和肥大区分别减少30.6%和22.4%），以及特征性的拇指缺如。通过EdU标记和Ki67染色证实，Merlin缺失使软骨细胞增殖率下降15.8%-45.6%，同时肥大分化延迟（COL10和MMP13表达降低）且凋亡增加（TUNEL⁺
细胞增多）。

转录组学揭示HH信号通路异常

RNA测序显示Merlin缺失导致44个HH/GLI靶基因下调，包括Gli1、Ptch1等关键调控因子。基因集富集分析（GSEA）证实HH信号通路显著抑制（NES=-1.65）。分子水平检测发现GLI2A活性形式减少而GLI3R抑制形式增加，荧光素酶报告实验进一步验证GLI转录活性降低。过表达组成型活性GLI2（ΔN GLI2）可挽救Merlin缺失导致的增殖和分化缺陷，证实其通过HH通路发挥作用。

时空特异性调控SHH和IHH信号

在E11.5肢芽中，Merlin缺失导致SHH靶基因（Gli1、Ptch1、Hoxd13）表达下降，伴随GLI3R积累；而在E12.5-E18.5阶段，IHH依赖的Gli1在生长板中的表达也显著降低。这种双重信号缺陷解释了表型特征：SHH信号不足导致前肢芽细胞凋亡（尤其前部区域TUNEL⁺
细胞增加），而IHH信号缺陷直接影响软骨内成骨。

SMO纤毛运输的分子机制

免疫荧光显示Merlin定位于纤毛基部，其缺失使SMO在初级纤毛（标记为Ac-α-tubulin⁺
）的聚集减少45.4%-49.8%。时间进程实验表明Merlin主要调控SMO的后期（>1h）囊泡运输而非早期膜定位。共定位分析发现SMO与回收内体标记RAB11⁺
高度共定位（R=0.65），而Merlin缺失使RAB11⁺
囊泡无法有效富集至纤毛区。干扰实验证实RAB11或ARF6敲低会重现Merlin缺失的表型，且不能叠加效应，提示它们处于同一通路。

治疗潜力的验证

SMO激动剂（SAG）处理可部分挽救肢体长度（E14.5培养模型中增加52.1%），并完全恢复拇指发育。早期（E9.5）给药能显著减少肢芽凋亡，证实通过维持HH信号活性可逆转发育缺陷。这些发现为HH信号相关肢体畸形（如短指症A1型）提供了新的干预思路