长链非编码RNA Snhg18通过调控Yap亚细胞定位维持骨稳态的机制研究

【字体: 时间:2025年08月15日 来源:Nature Communications 15.7

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  本研究针对骨质疏松治疗中骨量恢复困难的临床难题,发现lnc-Snhg18通过结合Cav1和Ywhah蛋白促进Yap核转位,显著改善BMSCs成骨分化能力。同济大学附属口腔医院团队采用单细胞测序、RNA pull-down等技术,证实lnc-Snhg18在LepR+ MSC中特异性高表达,其AAV递送系统可有效逆转卵巢切除和废用性骨质疏松模型的骨丢失,为靶向RNA治疗骨质疏松提供了新策略。

  

骨质疏松症作为全球性健康难题,现有疗法虽能延缓骨量流失,却难以有效恢复已丢失的骨质。这一治疗瓶颈的核心在于骨髓间充质干细胞(BMSCs)的成骨分化障碍——当机械信号传导关键效应分子Yap(Yes-associated protein)被困在细胞质时,骨形成能力便会显著下降。尽管学界已知细胞外基质硬度下降、氧化应激等因素会干扰Yap的核定位,但如何精准调控这一过程仍是未解之谜。

同济大学附属口腔医院Jie Huang、Yuteng Weng等研究者将目光投向具有细胞类型特异性的长链非编码RNA(lncRNA)。通过整合单细胞转录组和骨质疏松模型数据,团队锁定了一个在LepR+ MSC(瘦素受体阳性间充质干细胞)中富集的功能保守分子——lnc-Snhg18。这项发表于《Nature Communications》的研究揭示,该分子如同"分子开关"般通过重塑蛋白互作网络激活Yap信号,为骨质疏松治疗提供了全新靶点。

研究团队运用多组学联分析、RNA-蛋白互作验证、转基因动物模型等关键技术。从人类颌骨手术标本中分离BMSCs进行功能验证,建立卵巢切除(OVX)和下颌骨卸载小鼠模型模拟两类骨质疏松,采用AAV9载体实现骨组织特异性基因递送。通过单细胞RNA测序解析细胞异质性,结合RNA pull-down与质谱技术鉴定关键结合蛋白。

Snhg18在LepR+ MSC和成骨细胞中反映骨状态

分析人类MSC成骨分化数据集与小鼠骨质疏松模型数据交叉筛选出5个保守ncRNA,其中lnc-Snhg18在成骨诱导时上调而在OVX模型中下调。时空表达分析显示其在骨折修复第7天达峰,与成骨关键转录因子Sp7共聚类。单细胞转录组揭示其特异性富集于LepR+ MSC亚群,该群体是成骨祖细胞的主要来源。

Snhg18/SNHG18增强BMSCs成骨分化

伪时序分析显示lnc-Snhg18随成骨分化进程持续升高。功能实验证实其敲除导致碱性磷酸酶活性下降70%,而过表达使钙结节形成增加2.3倍。基因集富集分析(GSEA)揭示其调控细胞外基质重构通路,Masson染色显示胶原纤维排列紊乱与其表达水平直接相关。

Snhg18直接结合Cav1和Ywhah增强相互作用

RNA pull-down联合质谱鉴定出14-3-3 eta蛋白(Ywhah)和小窝蛋白1(Cav1)为关键结合伴侣。电泳迁移实验(EMSA)证实三者结合依赖lnc-Snhg18的茎环结构,突变体结合能力丧失80%。共免疫沉淀显示lnc-Snhg18使Cav1-Ywhah结合增强3.5倍,为后续机制奠定基础。

Snhg18促进Ywhah-Yap解离和Yap核转位

活细胞成像显示敲除组Yap-EGFP核质比下降58%。组织Co-IP证实lnc-Snhg18过表达使Ywhah-Yap相互作用减弱65%,同时促进Yap去磷酸化。机制上,lnc-Snhg18作为"分子支架"促进Cav1竞争性结合Ywhah,释放被扣押的Yap进入核内激活成骨基因。

Snhg18敲除损害骨稳态和Yap定位

LepR-Cre条件性敲除小鼠12周龄时骨小梁厚度(Tb.Th)减少31%,废用性骨质疏松模型中骨质流失加剧2.1倍。免疫荧光显示敲除组Yap核定位率从72%降至29%,尤其在机械卸载条件下更为显著。颅骨缺损模型显示修复延迟,胶原纤维排列紊乱。

Snhg18递送逆转骨质疏松

AAV9介导的lnc-Snhg18治疗使OVX小鼠骨体积分数(BV/TV)恢复至 sham组85%,双标荧光显示骨形成率提升2.8倍。在颌骨卸载模型中,治疗组Yap核转位比例从21%回升至63%,证实其跨模型治疗潜力。

该研究不仅阐明lnc-Snhg18-Cav1-Ywhah-Yap轴在骨稳态中的核心地位,更开创性地提出:靶向LepR+ MSC的lncRNA递送策略可突破现有骨质疏松治疗的局限性。相较于传统抗吸收药物,这种通过恢复干细胞力学感知能力促进骨再生的方法,为老年性、激素性和废用性骨质疏松的联合治疗提供了新范式。值得注意的是,研究者发现随着年龄增长,机体可能通过增加基质刚度等代偿机制部分弥补lnc-Snhg18缺失的影响,这提示联合靶向机械微环境与分子通路可能获得更佳疗效。未来研究需优化AAV递送效率,并探索lnc-Snhg18保守结构域的药物开发价值。

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