在成骨細胞分化過程中調節Osterix轉錄因子表達和腫瘤壞死因子活性的同源異形盒蛋白Prx1的表達

腫瘤壞死因子(TNF－α)具有促使骨質疏松發生和抑制骨形成的作用，是骨節炎癥中導致骨骼損傷的重要因子。成骨細胞(osteoblast，OB)來源于多能間充質細胞系，是骨形成的主要功能細胞，其按一定的路徑分化為成熟骨細胞。Osterix(Osx，SP7)是一種OB分化所必需的轉錄因子。有實驗證明如果機體缺乏該轉錄因子會導致骨骼軟骨化。美國科學家的研究曾經報道過一種位于Osx啟動子內的TNF抑制元件，這種抑制元件可以用于分離核蛋白，從而介導TNF－α發揮抑制OB分化的作用。用TNF－α處理前成骨細胞，然后將該細胞中的核提取物與TNF抑制元件共同培養進行蛋白pull－down實驗，之后通過質譜分析法檢測分析獲得的胰蛋白酶片段。利用染色質免疫共沉淀法證實出8種結合轉錄因子的存在。PCR結果顯示，同源異形盒蛋白(homeobox protein，Prx1)在原始基質細胞(即間充質干細胞，MSCs)、C3H10T1/2細胞和MC3T3前成骨細胞中表達。以前的研究已確認Prx1是一種在胚胎肢芽形成和骨骼塑型中起重要作用的蛋白。TNF－α可以促使Prx1表達過程中轉錄形成的mRNA數量增長14倍，同時它還加速Prx1在MC3T3細胞胞漿和胞核內積聚以及在體內骨膜內層細胞和小梁內層細胞內表達。Prx1瞬間表達抑制了Osx和RUNX2基因的轉錄，其同源異構體Prx1b即Prx2的表達降低了Osx和RUNX2 mRNA的形成，也抑制了成骨細胞的分化。在對Prx1特異的小干擾RNA(siRNA)作用下Prx1表達沉默，消除了TNF－α對Osx mRNA的抑制作用，從而加速Osx的基礎表達。經電泳遷移率檢測顯示Prx1b是首選的與Osx啟動子結合的蛋白。以上研究結果證實，Prx1是參與TNF－α抑制Osx表達和成骨祖細胞分化的固有介質。TNF－α激活Prx1，從而抑制關節炎、女性更年期和衰老等情況下骨的形成。