决定骨骼发育的转录因子的转录调控机制的研究

骨是一个极其复杂、不断变化的组织,它的生长过程涉及诸多因素。转录因子是影响骨生长非常重要的因素。Runx2和Osterix是成骨细胞分化和功能及骨形成的两个重要的转录因子。在成骨细胞分化途径中,Osterix处于Runx2下游,但Osterix是否受Runx2的直接调控目前仍不清楚。 通过RT-PCR技术,我们发现在许多非成骨细胞系(包括已分化细胞和间质细胞)和成骨细胞系中瞬时表达Runx2能够诱导Osterix的表达。我们克隆了3.2kb人的Osterix基因5’侧翼区,并将启动子连接到报告基因上进行功能分析。结果显示Runx2能够上调该启动子的活性,并且进一步的实验又证明了在转录起始位点上游1.1kb和0.5kb之间的区域是维持启动子基本活性所必需,同时该区间也同Runx2的上调活性密切相关。在此区间内我们确定了一个Runx2的功能性结合位点“AGTGGTT”,此外还有另一个弱调节位点“TGTGGT”。以上实验数据支持Runx2参与调控Osterix基因的表达的假说。此外,在非成骨细胞中,瞬时转染和荧光素酶双报告实验显示Osterix能上调I-胶原蛋白的2.3kb启动子活性,但Runx2不能。这点差别暗示了在成骨细胞分化中处于Runx2下游的Osterix是激活I-胶原蛋白表达所必需的。 Sox9、L-Sox5和Sox6这三种转录因子是软骨细胞分化和软骨形成所必需的。它们共同作用足以诱导永久性软骨的形成。在软骨细胞分化过程中,这三种转录因子更为精细的调控机制还不为所知。我们利用反转录病毒系统建立了以ATDC5细胞为基础的,过表达L-Sox5、Sox6、Sox9和L-Sox5+Sox9的稳转细胞系,并通过Alcian blue、RT-PCR等方法检测软骨细胞分化程度。用抑制剂来确定与Stat1有关的各个稳转细胞的增殖情况以及MAPK所调节的分化情况。结果表明过表达L-Sox5和Sox6能加快软骨细胞增殖,抑制分化;过表达Sox9显著抑制增殖,但却能提高软骨特异性基因的表达。如果外源L-Sox5与Sox9的比例接1:1,便能使增殖和分化在很大程度上接近正常。此外Sox转录因子表达状态的变化能够调控Stat1的表达变化,也使MAPK途径产生不同应答。这些实验结果说明Sox转录因子之间的比例变化能够调控软骨细胞的增殖和分化。在软骨中,胞外信号之所以造就了不同类型的软骨细胞(增殖或分化)至少部分是通过建立不同的Sox比例实现的。