新环状RNA/miR-31调控破骨细胞形成及软骨下骨改建的分子机制

One of the leading causes of osteoarthrtis (OA) is the coupling unbalance of subchondral bone remodeling, resulting from the abnormalty of osteoclast activity. miR-31 promotes osteoclastogenesis and bone resorption via RhoA inhibition. However, the underlying molecular mechanisms of OA remain unclear. Our previous studies have found a noval circRNA designated as circAdgrel that can reverse the miR-31 target expression. The binding sites of circAdgre1 and miR-31 are predicted via bioinformatics analysis. Therefore, we hypothesize that circAdgre1 could be the sponge of miR-31 during osteoclast regulates subchondral bone remodeling. In this project, the crucial role of circAdgre11 and miR-31 in osteoclastogenesis will be tested . The interaction of circAdgrel and miR-31 will be confirmed via Nothern blotting and AGO2 immunoprecipitation. In addition, the molecular mechanism of circAdgre1 and miR-31 will be defined using in vivo animal study. Results from this project will contribute to elucidate the molecular mechanism of osteoclasts in subchondral bone remodeling. Also, it will provide a noval target for OA treatment.

破骨细胞活性异常导致软骨下骨改建失衡可引发骨性关节炎（OA)。已有研究表明，miR-31通过抑制RhoA而促进破骨细胞形成和骨吸收。但是，OA确切的发生机制不详。我们前期研究：发现了破骨细胞中的一个新环状RNA分子circAdgre1；并观察到circAdgre1可解除miR-31对下游靶基因RhoA的抑制；利用生物信息学预测circAdgre1与miR-31有相互结合位点。据此，我们推测“circAdgre1可能充当吸附miR-31的海绵，减少细胞内游离的miR-31对RhoA的抑制作用，从而参与调控破骨细胞形成及其骨吸收能力”。本项目拟采用Nothern blot、FISH、免疫沉淀和基因修饰动物模型等方法：从分子、细胞和在体水平验证本项目的科学假说。该研究结果从新的视角揭示OA的发生机制，可为OA的防治提供新思路和新靶点。

破骨细胞活性异常导致软骨下骨改建失衡可引发骨性关节炎（OA)。但是，OA确切的发生机制不详。我们发现了破骨细胞中的一个新环状RNA分子circAdgre1，本研究旨在探讨新环状RNA分子circAdgre1调控破骨细胞形成及软骨下骨改建的分子机制。.本研究通过对新环状RNA分子circAdgre1调控破骨细胞形成及软骨下骨改建的研究，旨在阐明破骨细胞形成及其参与骨改建的表观调控机制，从而为治疗OA找到新的靶点。该工作包括：1.分离培养小鼠骨髓造血干细胞，诱导其向破骨细胞分化；2.研究破骨前体细胞向破骨细胞分化中，环状RNA表达谱的时序变化，筛选到新环状RNA分子circAdgre1；3.研究破骨细胞形成中miRNA表达谱的时序变化，并与已有研究报道结果进行比对，确定纳入本项目研究的miRNA分子miR-31；4.利用PCR和sanger测序确定新环状RNAcircAdgre1序列；5.研究circAdgre1的稳定性和定位；6.研究过表达circAdgre1在破骨细胞活化因子RANKL调控破骨细胞形成的具体作用机制；7.体外研究circAdgre1和miR-31的相互作用分子机制：通过生物信息学分析发现circAdgre1和miR-31存在相互结合的位点；利用荧光素酶报告系统探讨circAdgre1与miR-31的相互结合机制。最后，利用circAdgre1过表达转染破骨前体细胞验证circAdgre1对miR-31下游靶基因RhoA的调控作用；8.动物模型确认体内circAdgre1和miR-31的相互作用分子机制：建立小鼠OA模型，利用μCT检测OA关节软骨下骨病变情况；建立破骨细胞特异性circAdgre1－／－基因敲除小鼠模型，用于确认circAdgre1和miR-31-5p在软骨下骨改建中的相互作用分子机制; 构建靶向破骨细胞的circAdgrel外泌体递送体系, 发现外泌体靶向递送circRNA-Adgrel可显著抑制破骨细胞分化。.通过本项目所开展的研究，发现circAdgrel作为分子海绵吸附miR-31-5p，解除miR-31-5p对RhoA的抑制作用，提高了RhoA的表达水平，从而抑制破骨细胞的分化，为确立 circAdgre1/miR-31-5p／RhoA作为抑制破骨分化并作为OA治疗的新靶点提供关键的科学依据。