前蛋白转换酶Furin在破骨细胞骨吸收中的分子机制研究

批准号:
81572167
项目类别:
面上项目
资助金额:
51.0 万元
负责人:
秦安
依托单位:
学科分类:
H0608.骨、关节、软组织退行性病变
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
金谷、许锋、李昊伟、欧阳正晓、焦子先、乔涵
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中文摘要
破骨细胞是人体内唯一具有骨吸收功能的细胞,其功能异常与骨质疏松症、骨关节炎、肿瘤骨破坏等疾病息息相关。我们前期研究发现Furin基因在破骨细胞前体细胞内高表达,且随着破骨细胞分化成熟表达增高;进一步构建破骨细胞特异性Furin基因条件性敲除小鼠,发现破骨细胞内敲除Furin基因后可导致小鼠表现为骨硬化表型;体外研究发现Furin基因敲除可降低破骨细胞骨吸收深度,提示Furin在破骨细胞骨吸收过程中发挥重要功能。此外,Furin基因敲除后,破骨细胞内酸分泌相关蛋白Ac45蛋白表达下降。结合上述前期工作,本研究将系统分析Furin条件性基因敲除的骨骼表型,破骨细胞骨吸收功能,Furin对Ac45及其他底物蛋白的调控功能,并进一步研究Furin特异性抑制剂对卵巢切除小鼠骨丢失的保护作用,以期明确Furin基因在破骨细胞骨吸收中的分子机制,为临床治疗破骨细胞相关疾病提供新的分子靶点。
英文摘要
Osteoclasts are the only cells that are capable of bone resorption. The dysfunction of osteoclasts are closely related with diseases such as osteoporosis, osteoarthritis and tumor induced osteolysis. Using microarray analysis and quantitative proteomic (iTRAQTM) profiling between OCs and macrophages, we have systematically screened for novel molecules that are regulated in OCs during RANKL (receptor activator of NF-κB ligand)-mediated differentiation. Among the candidates identified, we uncovered a cluster of genes encoding nine members of a convertase protein family that regulate proteolytic maturation of proproteins. Among these, furin was identified as the most i) abundant and ii) RANKL-responsive isoform expressed in OCs. Further preliminary studies indicate that OC-specific Cathepsin K-Cre/loxP furin cKO mice exhibit an increased bone mass phenotype with characteristics most consistent with osteopetrosis. The bone resorption function was impaired after furin knockout. In addition, the amount of V-ATPase Ac45 subunit decreased after furin knockout. Based on these novel and interesting observations, we hypothesize that furin regulates bone homeostasis and osteoclastic bone resorption through its intimate association with the v-ATPase accessory subunit Ac45. To address this we Aim to: 1) Comprehensively characterize the bone phenotype of Cathepsin K-Cre/loxP furin cKO mice;2) Investigate the physiological role of furin in OC-mediated bone resorption in vitro; 3) Determine the role of furin in the maturation of v-ATPase accessory subunit Ac45 in OCs; 4) Examine the role of furin in animal models of osteoporosis induced by OVX. 5) Investigated the potential protective effect of furin specific inhibitor on OVX mice. This study will potentially identify novel molecular targets for osteoclast related diseases.
破骨细胞是人体内唯一具有骨吸收功能的细胞,其功能异常与骨质疏松症、骨关节炎、肿瘤骨破坏等溶骨性疾病息息相关。我们研究发现:1. Furin基因在破骨细胞前体细胞内高表达,且随着破骨细胞分化成熟表达增高;进一步构建破骨细胞特异性Furin基因条件性敲除小鼠,发现破骨细胞内敲除Furin基因后可导致小鼠表现为骨硬化表型; 2.在破骨细胞中敲除Furin基因,使得破骨细胞骨吸收功能明显减弱,骨吸收深度降低;3.Furin调控破骨细胞骨吸收功能是通过Ac45和MSLN起作用(两者功能化过程均受Furin蛋白调控),其中囊泡ATP酶Ac45亚单位为氢离子输送重要功能蛋白,对破骨细胞骨吸收起重要作用,而未受Furin处理的MSLN全长蛋白对破骨细胞骨吸收功能有抑制作用;4.以Furin作为靶点能够有效治疗衰老及病理条件下骨丢失: 通过使用 Furin 特异性抑制剂和MSLN重组蛋白对OVX小鼠动物模型和LPS诱导的骨溶解模型进行治疗,发现具有良好的效果。明确了Furin及其下游蛋白是治疗溶骨性疾病的良好靶点,具有较高的临床转化意义;5. 以Furin为靶点,制备了具有骨靶向及mmp2响应性释药能力的纳米药物平台,用以治疗肿瘤骨转移(溶骨性疾病)。结果显示具有高度的靶向性、治疗效果及临床转化意义。以上研究内容和研究结果,已完成项目申报书内容,明确了Furin对破骨细胞影响的具体作用机制,且进一步证明了Furin在破骨细胞功能化中的重要作用,及其作为治疗溶骨性疾病的优异靶点,具有较好的临床转化意义。同时受项目资助,已发表文章9篇,其中1篇影响因子大于10分。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Endoplasmic reticulum mediates mitochondrial transfer within the osteocyte dendritic network
内质网介导骨细胞树突网络内的线粒体转移
DOI:10.1126/sciadv.aaw7215
发表时间:2019-11-01
期刊:SCIENCE ADVANCES
影响因子:13.6
作者:Gao, Junjie;Qin, An;Zheng, Ming H.
通讯作者:Zheng, Ming H.
Vx-11e protects against titanium-particle-induced osteolysis and osteoclastogenesis by supressing ERK activity
Vx-11e 通过抑制 ERK 活性来防止钛颗粒诱导的骨溶解和破骨细胞生成
DOI:10.1016/j.bbrc.2019.05.054
发表时间:2019-07-05
期刊:BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS
影响因子:3.1
作者:Li, Chen;Wu, Zuoxing;Qin, An
通讯作者:Qin, An
SREBP-2 aggravates breast cancer associated osteolysis by promoting osteoclastogenesis and breast cancer metastasis
SREBP-2通过促进破骨细胞生成和乳腺癌转移加重乳腺癌相关的骨溶解
DOI:10.1016/j.bbadis.2018.10.026
发表时间:2019-01-01
期刊:BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-MOLECULAR BASIS OF DISEASE
影响因子:6.2
作者:Jie, Zhiwei;Xie, Ziang;Fan, Shunwu
通讯作者:Fan, Shunwu
Nirogacestat suppresses RANKL-Induced osteoclast formation in vitro and attenuates LPS-Induced bone resorption in vivo
Nirogacestat 在体外抑制 RANKL 诱导的破骨细胞形成,并在体内减弱 LPS 诱导的骨吸收
DOI:10.1016/j.yexcr.2019.06.015
发表时间:2019-09-01
期刊:EXPERIMENTAL CELL RESEARCH
影响因子:3.7
作者:Chen, Xuzhuo;Chen, Xinwei;Zhang, Shanyong
通讯作者:Zhang, Shanyong
Biodegradable and biocompatible high elastic chitosan scaffold is cell-friendly both in vitro and in vivo
可生物降解且生物相容的高弹性壳聚糖支架在体外和体内均对细胞友好
DOI:10.18632/oncotarget.14709
发表时间:2017-05-30
期刊:ONCOTARGET
影响因子:--
作者:Pang, Yichuan;Qin, An;Hu, Qiaoling
通讯作者:Hu, Qiaoling
维生素D通过VDR-TXNIP-ECD三元复合物调控骨代谢的分子机制研究
- 批准号:82372430
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:48万元
- 批准年份:2023
- 负责人:秦安
- 依托单位:
氧化-糖代谢信号通路交互在衰老与糖尿病中调控骨骼再生的机制研究
- 批准号:92068102
- 项目类别:重大研究计划
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2020
- 负责人:秦安
- 依托单位:
RANKL响应的ATP6V0E1调控破骨细胞外酸分泌机制研究
- 批准号:81772373
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:56.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:秦安
- 依托单位:
液泡ATP酶辅助亚单位Ac45在破骨细胞酸化及骨吸收中的分子机制研究
- 批准号:81201364
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:23.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:秦安
- 依托单位:
国内基金
海外基金
