YAP和TAZ是胎儿骨骼发育潜在关键的蛋白质伴侣

　　YAP和TAZ这对蛋白质已被确定为子宫内骨骼发育的导体，可以为研究成骨不全症(俗称“脆性骨病”)等遗传疾病提供线索。

　　

YAP和TAZ这对蛋白质已被确定为子宫内骨骼发育的导体，可以为研究成骨不全症(俗称“脆性骨病”)等遗传疾病提供线索。

这项基于小动物的研究发表在《Developmental Cell》杂志上，由宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院麦凯骨科研究实验室的成员领导，增加了对机械生物学领域的理解，该领域研究机械力如何影响生物学。

“尽管对骨骼发育的机械生物学进行了一个多世纪的研究，但细胞和分子基础在很大程度上仍然是一个谜，”该研究的资深作者、骨科外科副教授Joel Boerckel博士说。“在这里，我们发现了一种新的细胞群，在力激活基因调节蛋白YAP和TAZ的引导下，它们是将人体早期软骨模板转变为骨骼的关键。”

通过梳理发育中的小鼠肢体中单个细胞表达的基因，通过单细胞测序，Boerckel和该研究的第一作者，前宾夕法尼亚大学生物工程博士生Joseph Collins博士，以及他们的同事，发现并描述了一类他们命名为“血管相关成骨细胞前体(VOPs)”的细胞，它们“侵入”血管旁的早期软骨。

由于成骨细胞是形成(和固定)骨骼所必需的细胞，这些细胞本质上是骨骼的祖父母，而成骨细胞是骨骼的父母。

而且，重要的是，一对被称为YAP和TAZ的蛋白质对身体的自然运动很敏感——该团队之前的工作表明，这对早期骨骼发育和再生至关重要——作为VOPs的向导，传递他们从身体的机械生物学中收集到的信号。

研究人员发现，YAP和TAZ有助于引导血管整合到软骨中，这是骨骼发育的重要方面。他们通过首先从人类细胞模型中遗传去除YAP和TAZ来证明这一作用，YAP和TAZ似乎可以阻止血管生成，即新血管形成的过程。然后，研究人员用一种叫做CXCL12的特殊蛋白质处理这些人类细胞模型，这种蛋白质恢复了YAP和TAZ，并重新启动了正常的血管生成。

这项研究是与都柏林大学学院的Niamh Nowlan博士长期合作的结果，他的实验室专注于机械力如何指导动物模型和人类患者的骨骼发育。

Boerckel, Collins和他们的团队利用他们对骨骼发育的探索作为进一步理解机械生物学的透镜也是合适的。

“对骨骼发育的研究是机械生物学的发源地，”Boerckel说。“例如，沃尔夫的骨转化定律说，小梁海绵骨根据施加在它身上的压力以某种方式适应，但朱利叶斯·沃尔夫在他1894年的书中花了更多的时间关注骨骼的发育，而不是小梁骨。”

根据宾夕法尼亚大学的研究人员从骨骼发育和机械生物学研究中收集到的信息，他们相信他们现在可以提供一些知识，并有希望提供遗传和先天性肌肉骨骼疾病的治疗方法。这包括脆性骨病——身体不能正确地制造胶原蛋白，导致骨头容易断裂——或关节挛缩症——由于胎儿活动受限，关节发育不正常。

Boerckel说:“我们现在正致力于利用这些发现来针对这些细胞和途径，无论是通过直接的机械手段还是药物手段，来恢复细胞功能和子宫内正常的骨骼发育，潜在地预防这些类型的疾病。”