同济大学生命科学与技术学院高绍荣教授课题组在《PLoS Genetics》杂志在线发表题为“A Gain-of-Function Mutation in Tnni2 Impeded Bone Development through Increasing Hif3a Expression in DA2B Mice”的文章。该文章报道了TNNI2K175del突变损害小鼠骨骼发育从而导致突变鼠矮小的分子机制。 

 

       远端关节弯曲2B型（Distal arthrogryposis type 2B，DA2B) 是一种罕见的常染色体显性遗传病，其发病机制尚不清楚。DA2B主要的临床表型为手足的挛缩畸形，三角脸，脊柱后突畸形和身材矮小。近来的研究发现接近20%的DA2B患者在人类基因TNNI2的C端发生突变。TNNI2基因编码骨骼肌的肌钙蛋白I亚基（TNNI2）。TNNI2从人到线虫高度保守，人类的TNNI2与小鼠的TNNI2在序列上呈现98%的同源性。DA2B患者中识别的TNNI2突变位点从人到线虫完全一致。目前的研究显示TNNI2主要的生理作用为：在骨骼肌细胞静息状态下，其通过阻碍myosin与actin的结合从而抑制骨骼肌的收缩。

 

       为了研究DA2B的发病机制，本研究利用基因打靶技术在小鼠Tnni2基因中定点突变了一个人类的DA2B点突变（TNNI2K175del）。Tnni2K175del 突变小鼠模型成功地复制出人类DA2B的主要临床表型，如肢体的弯曲畸形、个体矮小以及脊柱后突。由于TNNI2在肌肉中的调节作用尚不能解释突变小鼠的矮小表型，因此本研究推测TNNI2可能通过某种未知的作用机制参与调节机体的发育。本研究结果显示，小鼠Tnni2蛋白在小鼠长骨生长板的软骨细胞和成骨细胞中表达。长骨的表达谱分析显示，突变鼠的Hif3显著地高于同窝的野生型对照组小鼠，而Vegf及其受体Flt1明显地低于野生型对照组小鼠。该组通过小鼠原代成骨细胞染色质免疫共沉淀实验、DNA pull-down实验、EMSA实验以及荧光素酶报告基因实验提示K175del点突变能增强Tnni2对Hif3的转录调节活性。在DA2B鼠的生长板中，增加的hif3抑制了hif1诱导的vegf表达，vegf的减少损害了突变鼠长骨的血管生成，削弱了软骨细胞的分化，成骨细胞的增殖以及延迟了软骨内成骨。本研究在小鼠动物模型中证实TNNI2突变和DA2B的因果关系，部分解释了Tnni2K175del 突变小鼠矮小表型的分子机制。本研究揭示了Tnni2调节骨发育的生理学作用。此外，本研究结果也为进一步探讨人类DA2B的发病机理提供了思路。

 

       我校高绍荣教授课题组与卫生部老年医学研究所杨泽研究员课题组共同完成这项工作。高绍荣教授与杨泽研究员为本文的共同通讯作者，朱小泉博士与王凤超博士为论文的共同第一作者。该项研究得到国家科技部、卫生部和国家自然科学基金委的支持。