武汉大学国自然面上项目成果,G 蛋白 GNAS 调控铁代谢:解锁骨质疏松治疗新机制

团队首先成功构建XLαs 条件性敲除小鼠与间充质干细胞特异性敲除小鼠，经基因鉴定、组织表达验证，确认模型构建有效。表型分析显示，XLαs 缺失导致小鼠股骨皮质骨与骨小梁厚度、骨密度显著降低，骨发育异常，骨形成速率下降，成骨细胞数量与功能明显受损，直接证明 XLαs 是骨骼发育与骨稳态的关键调控因子。

为解析分子机制，研究团队开展 RNA-seq 高通量测序，结果表明 XLαs 缺失显著抑制细胞分化、发育相关通路，并导致氧化还原反应受阻，谷胱甘肽硫转移酶等还原酶表达下调，细胞氧化应激水平升高；同时线粒体功能相关基因表达受抑，线粒体融合蛋白 Mfn2、去乙酰化酶 Sirt3 下调，提示 XLαs 缺失通过铁过载 — 氧化应激 — 线粒体功能障碍轴抑制成骨分化。

在信号通路层面，团队成功制备 XLαs、N‑terminal‑XLαs、PostPRR‑XLαs 腺相关病毒，证实全长 XLαs 与 PostPRR‑XLαs 可激活cAMP‑PKA 信号通路，而 N 端片段不激活该通路，为避免信号过度激活带来的副作用提供改造依据。免疫共沉淀实验明确，XLαs 通过其 N 端富含脯氨酸保守序列（PRR）与SNX9相互作用，这是其调控铁代谢的关键分子基础。

细胞实验显示，XLαs 敲低显著抑制 C3H10T1/2 细胞成骨分化，Runx2、Alp、Ocn 等成骨标志基因表达下降；铁过载状态下，XLαs 缺失对成骨分化的抑制作用进一步加剧，而过表达 XLαs 可有效逆转该表型。重要的是，抗氧化剂 NAC 可显著缓解甚至消除 XLαs 缺失导致的成骨分化抑制，直接证实氧化应激是 XLαs 调控骨代谢的关键环节。

项目还探索了 XLαs 互作的 G 蛋白偶联受体，验证 Grp38 等分子的潜在作用；在卵巢切除（OVX）骨质疏松模型中，证实间充质组织特异性过表达 XLαs 及其 N 端片段可减轻骨丢失，为体内干预提供实验依据。