YAP通过调控层特异性骨膜扩张的转录程序促进骨折修复

为解决骨折修复早期骨膜扩张的分子机制问题，研究人员开展YAP/TAZ调控骨膜祖细胞增殖与分化的研究，发现YAP通过TEAD转录因子激活BMP4表达，驱动骨膜双层（cambium和fibrous层）协同扩张。该研究揭示了YAP介导的细胞自主与非自主调控网络，为骨折治疗提供新靶点。

　　

骨折愈合是骨骼自我修复的复杂过程，其中骨膜扩张作为修复的起始步骤至关重要。早在1739年，Duhamel du Monceau就观察到骨折后骨膜肿胀的现象，但直到现在，驱动骨膜细胞从静息状态激活的分子机制仍不明确。骨膜由内层的cambium层（富含Osterix⁺祖细胞）和外层的fibrous层组成，这两层细胞如何协调扩张、哪些转录程序参与调控，成为领域内亟待解决的关键问题。

来自美国宾夕法尼亚大学（University of Pennsylvania）的研究团队在《SCIENCE ADVANCES》发表的研究，首次揭示了转录共激活因子YAP（yes-associated protein）及其同源蛋白TAZ通过调控层特异性转录程序驱动骨折修复的分子机制。研究人员发现，在Osterix（Osx）表达的cambium层细胞中特异性敲除YAP/TAZ会显著损害骨膜扩张，而激活YAP能通过开放染色质（尤其TEAD结合位点）调控细胞自主增殖与非自主信号传递。其中，骨形态发生蛋白4（BMP4）被鉴定为YAP-TEAD的直接靶基因，其表达特异性局限于cambium层。在YAP/TAZ敲除小鼠中，外源BMP4能通过促进细胞外基质沉积和fibrous层细胞增殖挽救骨膜扩张缺陷；而在野生型小鼠中，BMP4则增强骨生成活性和血管形成。这项研究不仅阐明了骨折修复早期骨膜激活的分子开关，还为临床干预提供了精准靶点。

研究采用多组学技术联用的策略：通过Osx-Cre^tetOff;YAP^fl/flTAZ^fl/fl条件性敲除小鼠模型评估体内表型；利用tetO-YAP^S127A诱导系统结合RNA-seq和ATAC-seq解析早期转录程序；采用染色质免疫共沉淀（ChIP）验证YAP-TEAD与靶基因互作；通过重组BMP4蛋白局部递送进行功能挽救实验。

YAP/TAZ缺失损害骨折早期骨膜扩张

在骨折后4天（4 DPF），野生型小鼠骨膜中核定位YAP⁺细胞比例显著增加，而Osx条件性敲除YAP/TAZ后，骨膜厚度减少40%，细胞增殖标志EdU⁺细胞比例下降，证实YAP/TAZ是骨折激活骨膜的必要因子。

YAP激活双重调控通路

通过诱导YAP^S127A（组成型激活突变体）表达8小时后的转录组分析发现，YAP同时上调细胞自主通路（如细胞周期调控基因CDK6）和非自主通路（如BMP4、CXCL12）。基因集变异分析（GSVA）显示，YAP显著富集增殖、ECM组织等261条通路。

BMP4作为关键效应分子

ATAC-seq揭示YAP优先增加TEAD结合位点的染色质开放性，其中BMP4上游-41kb区域出现显著峰。ChIP-seq证实YAP-TEAD复合物直接结合BMP4启动子。RNA原位杂交显示BMP4 mRNA特异性分布于cambium层，且YAP/TAZ敲除后其表达显著降低。

层特异性功能挽救

在YAP/TAZ cKO^Osx小鼠中，连续4天局部注射250 ng BMP4可使fibrous层厚度增加2.3倍，胶原基质SHG信号增强，但无法恢复cambium层增殖；而在野生型小鼠中，BMP4主要促进碱性磷酸酶（ALP）活性和血管密度，说明YAP缺失改变了细胞对BMP4的响应模式。

这项研究构建了骨折修复中YAP调控骨膜扩张的分子框架：cambium层细胞通过YAP-TEAD-BMP4轴以旁分泌方式激活fibrous层，同时自主驱动增殖。该发现不仅解释了骨膜双层协同扩张的时空规律，还为开发靶向YAP-BMP4通路的骨折治疗策略奠定基础。鉴于BMP家族蛋白在临床应用的局限性，未来研究可探索调控YAP活性的小分子或基因疗法，以更精准地促进骨再生。