最近，美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，一個關(guān)鍵蛋白質(zhì)的缺失，可導(dǎo)致骨骼發(fā)育缺陷，包括骨密度減少、手指和腳趾的縮短——稱為短指癥（brachydactyly）。他們在小鼠中敲除了Speckle-type POZ蛋白（Spop），并描述了對骨發(fā)育的影響。這項研究結(jié)果于12月5日發(fā)表在美國國家科學(xué)院院刊PANS上，重新定義了Spop在骨發(fā)育過程中的作用，并為骨疾?。ㄈ绻琴|(zhì)疏松癥）的診斷和治療提供了一個新靶點。

這項研究的通訊作者、賓州州立大學(xué)生物學(xué)副教授劉愛民（音譯，Aimin Liu）指出：“Spop蛋白參與Hedgehog信號——這是一個得以充分研究的細(xì)胞-細(xì)胞間溝通途徑，在發(fā)育過程中扮演著多重角色。以前在細(xì)胞培養(yǎng)物中的研究表明，Spop負(fù)向調(diào)控或‘減弱’Hedgehog信號。然而，在我們的研究中，我們發(fā)現(xiàn)，在骨的發(fā)育過程中，Spop正向調(diào)控著Hedgehog家族一個成員的下游通路，一個叫Indian Hedgehog的蛋白。這種新的認(rèn)識增加了我們對骨骼發(fā)育遺傳基礎(chǔ)的理解，并可以為研究骨骼疾病打開新的途徑。”

劉愛民博士早年畢業(yè)于北京大學(xué)，2000年博士畢業(yè)于美國紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)中心，曾經(jīng)在紀(jì)念斯隆凱特琳癌癥中心和科羅拉多大學(xué)健康科學(xué)中心從事博士后研究，目前是賓夕法尼亞州立大學(xué)生物學(xué)副教授。2014年1月，劉愛民課題組與加州大學(xué)的研究團隊，鑒定了纖毛生長所需的關(guān)鍵蛋白，文章發(fā)表在美國國家科學(xué)院院刊PNAS雜志上。

Indian Hedgehog（Ihh）在骨發(fā)育中發(fā)揮重要的作用。它靠近一連串基因級聯(lián)反應(yīng)的頂部，這些基因可編程細(xì)胞產(chǎn)生軟骨和骨。Ihh通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子（控制其他基因表達的蛋白質(zhì)）Gli2和Gli3，控制基因表達。Gli2主要作為基因表達的一個激活因子，Gli3的主要作用是抑制基因表達。Spop蛋白可標(biāo)記Gli蛋白在細(xì)胞中降解。

本文共同作者、賓州州立大學(xué)的研究生Hongchen Cai指出：“以前的研究提出了一種假設(shè)：Spop功能的缺失會增加Hedgehog信號，因為Gli激活因子不再被降解。在這項研究中我們驚奇地看到了基因表達的抑制因子Gli3，在骨發(fā)育過程中建立起來，而不是基因表達的激活因子Gli2。這種不平衡導(dǎo)致Hedgehog信號的整體減少。”

為了更進一步地研究Spop在骨發(fā)育中的作用，研究人員特異性地敲除了肢體中的這個基因。缺乏Spop的四肢有較少的骨密度，酷似人類的骨質(zhì)疏松——一種人類疾病，特征是低的骨密度，但不像嚴(yán)重的骨質(zhì)疏松癥。四肢也有短于正常的手指和腳趾。研究還表明，同時減少四肢中的Gli3的量，可以減輕失去Spop所產(chǎn)生的影響。