ACVR1(R206H)的配体对进行性骨化性纤维增殖不良症的致病作用研究

The etiology of fibrodysplasia ossificans progressiva(FOP) is the R206H mutation in ACVR1 which is one of the receptors of bone morphogenetic protein(BMP), This mutation causes great changes in the binding ability to ligand and/or responsiveness to ligand of ACVR1(R206H).The inflammation in soft tissues or trauma is the inducer of FOP flare-up, but the nature of disease-causing factors is not clear（activin A may be one of them）. We have found that the BMP6 mRNA content was significantly higher than that of normal controls, suggesting that the BMP family ligands may participate in the pathogenesis of FOP. Based on our estabolished human FOP model cells, FOP model mice and the biological samples of FOP patients, we will investigate what the ligands are for ACVR1(R206H), and whether these ligands could be causative factors. The results may provide basis for integrated FOP therapy targeting on causative factors, and may be a valuable addition to the receptor theory.

进行性骨化性纤维增殖不良症（FOP，也称进行性骨化性肌炎）的病因是骨形态发生蛋白（BMP）Ⅰ型受体之一ACVR1发生了R206H突变，该突变导致了ACVR1(R206H)对配体的结合力和/或反应性发生了明显变化。软组织炎症或创伤是FOP发作的诱因，但FOP的致病因子的种类不清楚（activin A可能是其中之一）。我们发现在发作期FOP病人血单个核细胞中BMP6 mRNA含量明显高于正常人，提示BMP家族配体可能参与了致病。我们将用已建立的人FOP模型细胞、模型小鼠和FOP患者生物样本，研究与ACVR1（R206H）结合的配体种类及其致病作用。该研究可为针对致病因子的综合性防治提供理论基础，也为受体学理论库增加新知识。

进行性骨化性纤维增殖不良症（FOP）的病因是骨形态发生蛋白（BMP）Ⅰ型受体之一ACVR1发生了R206H突变。尽管FOP病因已明确，但其发病机制还不清楚。为了找到与ACVR1(R206H)的结合蛋白变化，我们通过腺病毒转染人胚肾细胞系HEK293（293T）细胞，过表达突变的ACVR1（R206H）及野生型ACVR1（WT），通过流式细胞分选技术分选出该受体表达水平一致的两组细胞，与来自多人的混合血清孵育，孵育后用免疫共沉淀法（Co-IP）捕获与ACVR1（R206H）和ACVR1（WT）结合的蛋白质，对上述两组蛋白质复合物进行质谱定性鉴定和定量比较。两组间共筛选出差异表达蛋白13个，其中在ACVR1（R206H）组中上调的蛋白有7个，下调的蛋白有6个; 另有30种蛋白仅在ACVR1（R206H）组中表达，8种蛋白仅在ACVR1（WT）组中表达。GO分析显示：参与促进细胞增殖和肿瘤坏死因子家族细胞因子生成等重要生物学过程的蛋白，在两组间有显著性变化。细胞周期依赖性蛋白酶活性、细胞周期依赖性色氨酸/苏氨酸蛋白酶活性、转移酶活性等分子功能，在两组间有显著变化。与此同时，转录因子复合物蛋白酶复合物、细胞周期蛋白酶全酶复合物、细胞质泛素化连接酶复合物等细胞组分，也在两组间有显著变化。. 此外，为了追踪上述与ACVR1（R206H）结合的差异蛋白的来源，我们还对FOP患者及正常对照者的外周血单个核细胞（PBMCs）进行单细胞测序，研究发现：FOP患者PBMCs每个亚群细胞的转录组与正常对照组都有明显差异，CD14+单核细胞差异基因数最多。UTS2基因在记忆性T淋巴细胞等细胞亚群中表达显著升高， MARCO和RETN基因在CD14+单核细胞中表达显著升高。验证发现在FOP活动期病人血中UTS2基因产物UrotensinⅡ浓度明显升高，RETN产物抵抗素明显降低。. 这些结果提示：ACVR1的R206H突变可导致与其结合的蛋白发生明显变化（包括其经典配体BMPs结合缺失和许多结合蛋白增加，这些差异的结合蛋白主要参与细胞周期等生物学功能，PBMCs可能不是这些差异蛋白的来源，但可能也参与FOP发病机制，因此FOP发病可能与免疫相关，这为研究FOP的防治提供了思路。