KAT7调控骨关节炎软骨退变的机制研究

Osteoarthritis articular cartilage degeneration has currently been a hot topic of international academic subject, which has important significance in clinical therapeutic treatment. The applicant’s previous study found that KAT7, a novel molecule, could promote the osteoarthritis cartilage degeneration and interact with hypoxia inducible factor(HIF-2α). This present study aims to investigate the function and regulatory mechanism of KAT7 in osteoarthritis cartilage degeneration. RNA-seq, ChIP-seq and bioinformatics analysis will be performed to identify the downstream target genes and signaling pathways regulated by KAT7. Luciferase reporter system, coimmunoprecipitation assays, intracellular co-localization experiment and GST pull-down analysis will be used to study the mechanism of KAT7 in regulating HIF-2α. Cell immunofluorescence and cell growth curve assay in vitro will be applied to investigate the effect of KAT7 on chondrocyte phenotype in osteoarthritis. Histopathology, μCT, MRI and functional evaluation in vivo in cartilage-specific KAT7 knockout mice will be examined to reveal the biological function of KAT7 in cartilage degeneration of osteoarthritis. The clinical specimens will be used to determine the correlation and clinical significance among the expression of KAT7, HIF-2α and the downstream target genes, contributing to provide new avenues and potential targets for elucidating the mechanism of osteoarthritis cartilage degeneration.

骨关节炎软骨退变是目前国际研究热点，对指导临床治疗具有重要意义。申请人前期研究发现新的促进骨关节炎软骨退变的核心分子且能与缺氧诱导因子HIF-2α发生相互作用的蛋白，即KAT7。本研究拟对KAT7在骨关节炎软骨退变中的功能和调控机制进行研究，通过RNA-seq、ChIP-seq和生物信息学分析确定KAT7调控的下游靶基因和信号通路；利用荧光素酶报告基因系统、免疫共沉淀、细胞内共定位和GST pull-down等技术研究KAT7对HIF-2α的调控机制；利用细胞免疫荧光和细胞生长曲线等体外实验检测KAT7对骨关节炎软骨细胞表型的影响；通过对KAT7软骨特异性基因敲除小鼠进行组织病理学、μCT、MRI和功能学评定等体内实验检测KAT7在骨关节炎软骨退变中的生物学功能；利用临床标本确定KAT7与HIF-2α以及下游靶基因表达的相关性和临床意义，为阐明骨关节炎软骨退变的机制提供新的思路和潜在靶点。

骨关节炎是一种可导致肢体疼痛、畸形以及活动功能障碍的关节退行性疾病，严重影响中老年人生活质量。研究骨关节炎的发病机制，发现调控的新机理和新分子将为骨关节炎的诊疗提供重要靶标。课题组针对KAT7这一促进骨关节炎的核心分子进行探索，发现KAT7在骨关节炎软骨组织中表达水平明显升高，说明KAT7能够促进骨关节炎软骨退变的功能；进一步课题组对KAT7在骨关节炎中的功能和调控机制进行研究，通过RNA-seq、ChIP-seq和生物信息学分析确定了KAT7调控的下游靶基因和信号通路；通过采用荧光素酶报告基因系统、免疫共沉淀、细胞内共定位和GST pull-down等技术发现KAT7能够增强HIF-2α启动子的转录活性，且KAT7与HIF-2α蛋白存在体内和体外的相互作用；KAT7基因敲除后能在转录水平和蛋白水平抑制HIF-2α的表达。此外，课题组利用细胞免疫荧光和细胞生长曲线等体外实验，发现KAT7基因敲除能够明显抑制骨关节炎软骨细胞的生长；并采用KAT7软骨特异性基因敲除小鼠进行组织病理学、μCT、MRI和功能学评定等体内实验，发现KAT7基因敲除能够显著抑制骨关节炎小鼠的严重程度；进一步，课题组扩大临床标本，确定了KAT7与HIF-2α以及下游靶基因表达的相关性及其临床意义，为阐明骨关节炎软骨退变的机制提供了新的思路和潜在靶点。在课题的支持下，项目组发表论文18篇，出版专著5部，授权国家发明专利4项，获解放军总医院科技（医疗）成果一等奖1项，培养全军青年科技英才1名，培养副主任医师1名、副教授1名、硕士生导师1名、青年人才托举工程对象1名、北京市科技新星1名、四有优秀文职人员1名、国际杂志青年编委1名、特刊主编2人次，培养硕士6名、博士9名、全军优秀硕士论文1人、解放军医学院优秀学员1人、院级奖学金3人、研究生国家奖学金1人，系列相关研究获国际国内大会发言并进行学术交流推广。