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單細胞測序技術服務 靶向lncRNA单细胞全转录组测序 單細胞全轉錄組測序 |
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生物分子凝聚體研究 HyPro靶RNA临近标记技术 |
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RNA-蛋白相互作用 HyPro - MS CHIRP – MS RNA pull-down MS |
RNA-RNA/DNA相互作用 HyPro-seq/芯片 CHIRP-seq |
蛋白-RNA相互作用 AGO APP seq/芯片 RIP-RNA seq/芯片 |
蛋白-蛋白相互作用 CoIP-MS |
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NGS测序技术服务 R-loop 测序分析服务 |
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NGS测序技术服务 環狀DNA测序 |
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Ribo-seq Ribo seq |
核糖體-新生肽链复合物(RNC) RNC联合 circRNA芯片 RNC联合 lncRNA芯片 RNC联合mRNA-seq |
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蛋白表達定量 Label free非标定量技术 TMT标记定量技术 PRM靶向定量 |
近日，南方科技大学生物系教授吴传跃团队与香港大学李嘉诚医学院生物医学学院周中军教授团队合作在国际一流期刊Bone Research上发表了题为”α-parvin controls chondrocyte column formation and regulates long bone development”的研究文章（IF=12.7）。
α-parvin是一种整合素相关的粘着斑蛋白，在细胞-细胞外基质粘附和信号传递中发挥重要作用。基于软骨细胞与细胞外基质的密切互作关系，研究者假设α-parvin在软骨细胞内骨化和长骨发育中也具有重要功能。研究团队在小鼠四肢中敲除了α-parvin基因，结果发现敲除小鼠出现了明显的矮小症状，长骨变得更短且更宽，生长板也发生了显著的组织紊乱。作者进一步利用双光子显微镜对体外培养的生长板进行活体成像，追踪软骨细胞的旋转和排列。结果发现α-parvin可以调节软骨细胞旋转，而这正是软骨细胞形成柱状结构的必要步骤。α-parvin缺乏导致软骨细胞双核化现象增加和生长板中凋亡细胞增多，并导致成熟生长板静息区的扩张。
爲了深入瞭解α-Parvin影响软骨细胞发育的分子机制，研究者采用了单细胞RNA测序技术（由给我免费播放片高清在线观看生物|数谱生物提供技术服务）分析α-parvin缺乏对生长板不同区域软骨细胞转录组的影响。scRNA-seq结果表明，α-Parvin的缺乏导致了生长板三个区域（静止区、增殖区和肥大区）的基因表达模式发生显著改变。这些基因与软骨细胞的成熟、肥大和凋亡相关，其表达变化可能导致软骨细胞的旋转和排列异常，进而影响长骨的正常生长。
這項研究不僅增進了我們對正常骨骼發育機制的理解，还可能为治疗某些骨骼疾病提供新的策略。例如，通过调节α-Parvin的功能或其影响的信号通路，可能有助于开发治疗软骨发育不良、骨质疏松症等骨骼疾病的新方法。
研究背景
脊椎動物長骨的發育由生長板驅動，生长板由多层软骨细胞和密集的软骨细胞外基质（ECM）组成。生长板内的软骨细胞分为三个区域：静止区、增殖区和肥大区。静止区的软骨细胞具有自我更新能力，并在成熟生长板中成为长期软骨前体细胞。增殖区的软骨细胞形状变扁，它们分裂、旋转并最终堆叠成柱状结构。肥大区位于增殖区下方，上层的软骨细胞逐渐增大并分泌Ⅹ型胶原蛋白而非Ⅱ型胶原蛋白。
整合素粘附複合體通過從ECM传递信号来控制细胞-ECM粘附和各种生物事件。过去的研究强调了整合素在骨骼稳态和发育中的重要性。α-Parvin是整合素粘附复合体的一个组成部分，在多种细胞类型和器官系统中具有重要作用，但在软骨细胞和长骨发育中的功能尚不清楚。鉴于软骨细胞与周围ECM的密切相互作用，研究者假设α-Parvin在调节软骨细胞行为和长骨发育中可能发挥重要作用。
實驗思路
技術路線與結果展示
1. 作者在小鼠四肢芽中条件性敲除α-parvin基因，发现α-parvin基因敲除（cKO）小鼠表现出从青少年阶段开始的显著矮小。cKO小鼠在7周龄时比同龄对照组小鼠短15%（图1A）。cKO小鼠的长骨宽度显著增加（图1B），尤其是胫骨和腓骨，比如腓骨的宽度在胚胎和新生阶段就已经增加（图1C）。cKO小鼠的生长板显示出明显的结构紊乱，增殖区的软骨细胞排列成短柱（图1D）。
圖1. A. cKO小鼠與對照組小鼠在7周時的身長比較。B. cKO小鼠與對照組小鼠在出生後7天（P7）时脛骨的立體影像。C. cKO小鼠與對照組小鼠在胚胎期16.5天（E16.5）时的腓骨宽度比较。D. cKO小鼠與對照組小鼠生長板增殖區的軟骨細胞的縱橫比。
2. 双光子活体成像显示α-parvin对软骨细胞旋转至关重要，cKO小鼠的软骨细胞在分裂后不能正常旋转（圖2A,B）。α-parvin的缺失导致生长板软骨细胞的多个缺陷，包括细胞凋亡增加（圖2C）、双核化现象增多，以及成熟生长板静止区的扩张。
圖2. A. 根據細胞-細胞粘附角度將軟骨細胞旋轉事件進行分類。B. cKO小鼠與對照組小鼠中軟骨細胞的旋轉事件分類比較。C. cKO小鼠與對照組小鼠在出生後30天（P30）的细胞凋亡情况比较。
3. 單細胞RNA測序分析（圖3A）显示cKO生长板中所有三个区域（静止区、增殖区和肥大区）的基因表达发生了改变（圖3B, C），包括与软骨细胞成熟和肥大相关的基因表达上调，以及与骨关节炎和炎症相关的基因表达上调。
圖3. 生长板软骨细胞的单细胞分析结果。(A) 对对照组和cKO组的数据进行UMAP降维和聚类。Cluster0：肥大区。Cluster 1-3：增殖区。Cluster 4-8：静止区。Cluster 9-11：软骨膜。(B) 点图显示了在生长板不同区域发现的重要差异表达基因（DEGs）。图C：增殖区Cluster的差异表达基因的GO分析结果。
研究意義
通過研究α-parvin在长骨发育中的作用，文章增进了我们对骨骼生长和发育过程的认识，特别是在软骨细胞增殖、分化和组织形成中的作用。通过单细胞RNA测序等技术，文章展示了α-parvin如何通过影响特定基因的表达来调控软骨细胞的行为，包括细胞旋转、细胞分裂和凋亡等。研究为开发治疗骨骼疾病（如软骨发育不全、骨关节炎和骨质疏松症）的新策略提供了潜在靶点。
原文出處
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