成骨分化是骨组织形成和重塑的重要生理过程，对于维持骨骼健康和修复骨损伤至关重要。然而，在面对如大面积骨缺损这样的复杂临床情况时，传统治疗方法往往效果不佳。近年来，干细胞疗法因其分化潜能而成为治疗骨缺损的新希望。PDZ和LIM结构域蛋白5（PDLIM5）作为一种与细胞骨架密切相关的机械敏感蛋白，其在成骨分化中的作用逐渐受到关注。

来自南方医科大学基础医学院的Jun Ouyang/Jingxing Dai教授团队在本刊发表了题为“Mechanical sensor PDLIM5 promotes the osteogenesis of human adipose-derived stem cells through microfilament alterations”的研究快讯，揭示了PDLIM5在人脂肪来源干细胞（hASCs）成骨分化中的重要作用。

研究方法

研究团队首先通过生物信息学分析了蛋白质组学结果。随后，通过成骨诱导培养基处理hASCs，检测了PDLIM5的表达变化。利用基因本体（GO）分析、蛋白质-蛋白质相互作用网络（STRING）分析以及流式细胞术等方法，研究了PDLIM5在成骨分化中的作用及其与细胞骨架蛋白的相互作用。此外，通过免疫荧光、Western blotting和染色实验评估了hASCs的成骨分化能力及成骨标记物的表达。

研究结果

成骨诱导条件下，hASCs中PDLIM5的表达水平显著上调（图1A）。GO分析显示PDLIM5蛋白在细胞基质的结合、粘附和蛋白组分中显著富集，并在成骨分化中起重要作用（图1B、 C）。火山图分析析进一步证实了PDLIM5蛋白在促进成骨分化中的上调趋势（图1D）。实验中，当hASCs经微丝聚合抑制剂cytochalasin D处理后，碱性磷酸酶（ALP）染色和Alizarin Red S染色的强度显著下降（图1G），这一发现强调了微丝聚合状态对PDLIM5功能的重要作用。

在成骨培养基环境中培养七天后，细胞核内YAP的分布逐渐增加（图1M、 N）。PDLIM5敲减导致细胞质中YAP表达增加，而在成骨分化的第七天，核内YAP蛋白表达显著减少（图1O、P）。周期性拉伸刺激可以诱导ALP表达，并随着持续的拉伸刺激，成骨标记物OPN和RUNX2以及与细胞骨架相关的蛋白b-actin、a-actinin 1和PDLIM5的表达水平逐渐增加（图1Q、R）。

在成骨培养基中培养7天后，细胞核内YAP蛋白的分布逐渐增加（图1M、N）。而PDLIM5的敲减导致细胞质中YAP表达上升，核内YAP蛋白表达在成骨分化第七天时显著降低（图1O、P）。此外，周期性拉伸刺激不仅诱导了ALP的表达，而且随着拉伸刺激的持续，成骨标记物OPN和RUNX2以及细胞骨架相关蛋白b-actin、a-actinin 1和PDLIM5的表达水平也逐步提升（图1Q、R）。

图1 PDLIM5通过微丝改变在人脂肪来源干细胞成骨分化中的机械转导作用。

研究结论

研究结果揭示了PDLIM5蛋白在hASCs成骨分化中的关键作用，这一作用可能涉及调节微丝的动态变化、介导机械信号的传导以及激活YAP信号通路（图1T）。PDLIM5蛋白可能为治疗骨缺损提供了一个潜在的新靶点。这项研究不仅为骨再生治疗提供了新的思路，而且为基于PDLIM5蛋白的骨再生药物和治疗策略的开发奠定了理论基础。

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S235230422300291X

引用这篇文章：

Yang Y, Wu S, Qu R, et al. Mechanical sensor PDLIM5 promotes the osteogenesis of human adipose-derived stem cells through microfilament alterations. Genes Dis. 2024;11(3):101023.

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