Furin在成骨细胞分化及骨形成中的调节机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81702186
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0608.骨、关节、软组织退行性病变
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Osteoblasts are primary bone forming cells in adult. The cause of osteoporosis is often associated with reduced number and activity of osteoblasts. Our preliminary data suggested that Furin was expressed throughout osteoblast differentiation. Using osteoblast-specific Furin conditional knockout mice (Furin△OB), we found these mice displayed an increased bone mass phenotype. Consistent with Micro-CT data, histomorphometric analysis showed bone mass was significantly increased. In older Furin△OB mice, bone mass was also significantly increased as compared age matched Furin-flox littermate controls. In addition, bioinformatics analyses predicted that the propeptide of BMP3 was a candidate substrate of Furin in osteoblasts. Thus, we propose that Furin cleaves the propeptide of BMP3, therefore modulates osteoblast differentiation and bone formation. In order to address this, we therefore plan to: characterize the bone phenotype of Furin△OB; explore the role of Furin in osteoblast differentiation and bone formation in vitro; investigate the role of Furin in BMP3 protein cleavage in osteoblasts; further analyze the effect of Furin inhibitor on OVX-induced osteoporosis in mice. Overall, we aim to explore the function of Furin in osteoblast and understand the molecular mechanism underlying, which might provide a new strategy for treatment of osteoporosis in humans.
成骨细胞是人体内具有骨形成功能的细胞,其数量和功能的下降容易引起骨质疏松症。我们前期研究发现,Furin是成骨细胞分化过程表达明显的基因;通过构建在成骨细胞中条件性敲除Furin基因小鼠,发现小鼠呈骨量升高表型,并进一步在组织形态学分析验证了骨量增高的结果;且随着小鼠年龄的增大,与野生型相比,敲除小鼠依然表现骨量升高,提示Furin在成骨细胞中具有重要作用。此外,通过生物信息学预测BMP3是Furin在成骨细胞的作用底物。因此我们假设Furin通过调控BMP3蛋白从而干预成骨细胞分化及骨形成。本项目拟通过前期已建立的Furin条件性敲除小鼠,研究小鼠骨骼表型,成骨细胞分化及骨形成能力,Furin对其作用底物BMP3的调控,并针对成骨细胞研究Furin特异性抑制剂对去卵巢小鼠骨质疏松症的治疗作用,以明确Furin在成骨细胞的功能及分子调节机制,为骨质疏松症的治疗提供理论和实验依据。

结项摘要

成骨细胞是人体内具有骨形成功能的细胞,其功能的异常与骨质疏松、骨关节炎等骨相关疾病息息相关。因此,进一步加强成骨细胞的分子机制研究,寻求有意义的治疗靶点,提高临床治疗的疗效显得十分必要。本研究采用条件性敲除小鼠模型、去卵巢骨质疏松小鼠病理模型等研究对象,从骨骼形态表型层面、成骨细胞分化及功能层面、Furin调节作用机制层面、治疗骨质疏松层面进行了系统深入的探索,主要完成了:①成骨细胞中条件性敲除Furin基因小鼠呈现高骨量表型,并且与BMSC成骨分化有着密切联系。②为进一步研究Furin对BMSC成骨分化的影响,我们构建了MSC中条件性敲除Furin基因小鼠,结果显示小鼠也呈现骨量上升的表型,更为重要的是Furin基因的缺失影响体内成骨细胞-破骨细胞的偶联。③为进一步探究Furin的细胞学机制,通过细胞分子生物学方法,我们发现Furin基因的缺失抑制BMSC成骨细胞分化及骨形成功能;并且证实Furin能够作用MCSF前体蛋白从而调控MCSF的生物活性,从而间接抑制破骨细胞活性;此外,Furin基因的缺失还能够引起RANKL/OPG系统发生异常,进一步加剧破骨细胞活性的降低,最终引起骨量的变化。④在明确Furin调节骨重建过程的基础上,我们进一步通过药理学方法,发现Furin特异性抑制剂Dec-RVKR-CMK能够有效抑制去卵巢骨质疏松小鼠的骨量丢失。⑤基于上述研究,通过分子对接技术,以Furin作为潜在靶点筛选影响成骨细胞或破骨细胞的天然活性成分,以期发现疗效更好、毒性更低、价格低廉的治疗骨相关疾病候选药物。综上,本项目揭示了Furin能够通过调节成骨细胞从而间接影响破骨细胞,进而调节成骨细胞-破骨细胞的偶联,最终影响骨量的变化,为今后骨相关疾病的防治提供了新的策略。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(1)
Injectable calcium phosphate ceramics prevent osteoclastic differentiation and osteoporotic bone loss: Potential applications for regional osteolysis
可注射磷酸钙陶瓷可防止破骨细胞分化和骨质疏松性骨丢失:局部骨溶解的潜在应用
  • DOI:
    10.1016/j.msec.2020.110691
  • 发表时间:
    2020-05-01
  • 期刊:
    MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING C-MATERIALS FOR BIOLOGICAL APPLICATIONS
  • 影响因子:
    7.9
  • 作者:
    Heng, Shujun;Lu, Zhenhui;Zheng, Li
  • 通讯作者:
    Zheng, Li
骨重建在细胞水平上的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    广西医科大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋方茗;刘倩;徐家科
  • 通讯作者:
    徐家科
Vaccarin prevents titanium particle-induced osteolysis and inhibits RANKL-induced osteoclastogenesis by blocking NF-B and MAPK signaling pathways
Vaccarin 通过阻断 NF-B 和 MAPK 信号通路来防止钛颗粒诱导的骨溶解并抑制 RANKL 诱导的破骨细胞生成
  • DOI:
    10.1002/jcp.28063
  • 发表时间:
    2019-08-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF CELLULAR PHYSIOLOGY
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Liu, Yun;Song, Fang-Ming;Liu, Qian
  • 通讯作者:
    Liu, Qian
Rhoifolin ameliorates titanium particle-stimulated osteolysis and attenuates osteoclastogenesis via RANKL-induced NF-κB and MAPK pathways
Rhoifolin 通过 RANKL 诱导的 NF-kappa B 和 MAPK 途径改善钛颗粒刺激的骨质溶解并减弱破骨细胞生成
  • DOI:
    10.1002/jcp.28384
  • 发表时间:
    2019-10-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF CELLULAR PHYSIOLOGY
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Liao, Shijie;Song, Fangmin;Liu, Qian
  • 通讯作者:
    Liu, Qian
Hymenialdisine: A Marine Natural Product That Acts on Both Osteoblasts and Osteoclasts and Prevents Estrogen-Dependent Bone Loss in Mice
Hymenialdisine:一种海洋天然产物,可作用于成骨细胞和破骨细胞,防止小鼠雌激素依赖性骨质流失
  • DOI:
    10.1002/jbmr.4025
  • 发表时间:
    2020-04-22
  • 期刊:
    JOURNAL OF BONE AND MINERAL RESEARCH
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Wang, Qingqing;Chen, Delong;Xu, Jiake
  • 通讯作者:
    Xu, Jiake

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其他文献

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宋方茗的其他基金

Furin在骨质疏松症中的分子机制研究
  • 批准号:
    82360175
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
基于Nrf2与NF-κB通路及交互串话研究广西黑蚁活性组分抑制破骨细胞防治骨质疏松症的作用机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    34 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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