SOST基因3′非翻译区RNA G-四链体通过阻断miR-4648结合增强硬化蛋白表达的机制研究

本研究揭示了SOST基因3′UTR区RNA G-四链体（RG4）通过干扰miR-4648结合从而上调硬化蛋白表达的新机制。研究人员综合运用生物物理分析和荧光探针技术，首次证实SOST RG4可形成典型平行拓扑结构，并发现其稳定剂Pyridostatin能增强该调控作用。该发现为骨质疏松等骨骼疾病提供了新的转录后调控靶点，发表于《International Journal of Biological Macromolecules》。

　　

骨骼作为动态更新的组织，其重塑过程依赖成骨细胞与破骨细胞的精密平衡。硬化蛋白（SOST）作为Wnt/β-catenin信号通路的关键抑制因子，在骨质疏松等骨骼疾病中扮演重要角色。尽管SOST的生物学功能已被广泛研究，但其表达调控机制尤其是转录后调控层面仍存在知识空白。近年来，RNA G-四链体（RG4）作为mRNA非翻译区的特殊二级结构，被发现在基因表达调控中具有重要作用，但SOST mRNA中是否存在RG4及其功能尚属未知。

为解决这一科学问题，来自广东工业大学智能医疗创新技术中心的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表研究成果。通过生物信息学预测结合实验验证，首次在SOST 3′UTR鉴定出保守的RG4结构。采用圆二色谱（CD）和硫黄素T（ThT）荧光分析证实其平行拓扑构象，并通过荧光偏振实验和报告基因系统阐明其阻断miR-4648结合的分子机制。

主要技术方法
研究采用QUADRatlas等生物信息学工具预测SOST基因RG4位点；通过圆二色谱和硫黄素T荧光验证RG4体外形成能力；利用荧光素酶报告系统评估RG4对基因表达的调控作用；结合位点突变和RG4稳定剂Pyridostatin处理分析功能机制；采用293T、MG-63等细胞系进行功能验证。

研究结果

1. The SOST 3′ UTR contains a conserved G-quadruplex structure
   生物信息学分析显示SOST 3′UTR存在典型G_3–5N_1-7重复序列，CD谱在265 nm处出现特征峰证实平行RG4构象，硫黄素T荧光增强8倍表明稳定结构形成。

2. SOST RG4 enhances cellular SOST expression
   报告基因实验显示野生型3′UTR使荧光素酶活性提升2.3倍，而G→A突变体活性显著降低。Pyridostatin处理进一步使野生型活性增加1.8倍，证实RG4的正向调控作用。

3. RG4 structure interferes with miR-4648 binding
   生物素标记pull-down实验显示miR-4648与突变型3′UTR结合效率比野生型高67%，荧光原位杂交显示RG4稳定剂处理使SOST mRNA胞内滞留时间延长。

讨论与结论
该研究首次阐明SOST RG4通过空间位阻效应阻断miR-4648的结合，从而增强mRNA稳定性（图5）。这一发现不仅拓展了对骨骼代谢调控网络的认识，还为开发靶向RG4的小分子药物（如Pyridostatin衍生物）治疗骨质疏松提供了新思路。值得注意的是，SOST RG4在不同细胞系中表现出调控差异，提示其功能可能受组织特异性因子影响，这为后续研究指明了方向。研究获得国家自然科学基金（82372448）等多项资助，相关技术已申请专利保护。