lncRNA-LINC00668作为ceRNA调控miRNAs参与成骨细胞力学信号转导功能的机制研究

How to promote the modelling of bone and to slow down the absorption of bone？They now become the key measures to prevent the bone loss induced by microgravity environment. Recenly, we found lncRNA-LINC00668 have response elements of miRNAs (miRNA-132-3p and miRNA-33). This suggest that LINC00668 may affect the function of miRNAs via ceRNA mechanisms. However, the regulation mechanism of mechanical signals on LINC00668 and miRNAs and the effects of LINC00668 and miRNAs on osteoblasts have not been elucidated. In this project, we uses fluid shear stress system to carry out mechanical effect on osteoblasts. The role of DNA methylation in the mechanotransduction of LINC00668 and miRNAs will be studied. The regulation mechanism of LINC00668 and miRNAs, especially the mechanical signal related target genes, is also to be elucidated. Then, we will focus on research of the interaction between LINC00668 and miRNAs. Finally we will use clinostat to simulate microgravity and to explore the regulation function of LINC00668 and miRNAs on osteoblast under microgravity environment. The results of this study can be further clarified the functions of LINC00668 and miRNAs in the mechanotransduction in osteoblasts, which have great significance for the research of bone loss induced by microgravity and the prevention of osteoporosis.

如何促进骨的构建，减缓骨的吸收，成为防治失重性骨质丢失的关键所在。我们在近年发现lncRNA-LINC00668具有miRNAs（miRNA-132-3p和miRNA-33）的应答元件，提示LINC00668可能通过ceRNA机制影响miRNAs的功能发挥。力学信号对LINC00668和miRNAs的调控途径及后者对成骨细胞的调控机制，目前尚未得到阐明。本项目利用细胞流体剪切应力作用装置，开展对DNA甲基化是否参与LINC00668和miRNAs的力学信号调控，以及后者的力学信号调控靶基因的研究，进而对LINC00668和miRNAs的交互关系开展研究，再利用回转器模拟失重，研究模拟失重环境下LINC00668和miRNAs对成骨细胞功能的调控规律。本研究结果可深入阐明LINC00668和miRNAs在成骨细胞内的力学信号调控途径，这对失重性骨质丢失及骨质疏松症的防治都具有重要的指导意义。

骨骼脱负荷引起的临床骨质疏松症和失重环境下的骨质丢失已成为妨碍人类健康和太空探索能力的最重要的难题之一，如何促进骨的构建，减缓骨的吸收，已成为防治这类骨质疏松的关键所在。骨骼细胞对应力的反应具有特定的分子信号机制。在以往国家自然科学基金项目的研究中，我们初步证实了部分miRNAs参与成骨细胞的力学调控作用，还发现部分长链非编码RNAs对应力敏感，并可能通过ceRNA机制竞争性结合miRNAs，调控成骨细胞功能。但LncRNAs和miRNAs的调控关系及其在成骨细胞力学信号转导功能中的作用，尚未开展深入的研究，其在失重导致的成骨细胞功能下降中发挥了怎样的角色，也缺乏深入的研究。本项目利用细胞流体剪切应力刺激装置，采用分子生物学技术，开展LncRNAs和miRNAs对成骨细胞功能调控作用，以及LncRNAs和miRNAs调控关系的研究，进而利用细胞回转器模拟失重，研究模拟失重环境下LncRNAs和miRNAs力学调控功能的变化规律，再利用甲基化芯片检测了力环境变化下成骨细胞基因甲基化的变化特点。结果发现，LINC00668和miRNA-33-5p对成骨细胞具有正性调控作用，可促进细胞的增殖、分化和矿化功能；LINC18924和miRNA-132-3p对成骨细胞具有负性调控作用，可抑制细胞的功能；LINC00668通过ceRNA机制调控miRNA-132-3p的表达，LINC18924通过ceRNA机制调控miRNA-33-5p的表达，进而发挥调控成骨细胞功能的作用；LINC00668/miRNA-132-3p/EP300和LINC18924/miRNA-33-5p/Rlim两条通路参与了成骨细胞功能的力学调控；模拟失重可以抑制LINC00668/miRNA-132-3p/EP300力学信号调控通路，过表达LINC00668可对抗模拟失重的抑制作用；模拟失重可以促进LINC18924/miRNA-33-5p/Rlim力学信号调控通路，沉默LINC18924可对抗模拟失重的促进作用；模拟失重和剪切应力均可导致成骨细胞DNA甲基化的显著改变。本研究初步阐明了LncRNAs和miRNAs的调控关系，揭示了其在成骨细胞力学信号转导功能中的作用机制。这些问题的解决，完善了成骨细胞力学信号转导机制研究的理论体系，为失重性骨质丢失和骨质疏松症的防治提供了新的思路和理论依据。