Malat1竞争结合Tead3预防骨质疏松和肿瘤骨转移

骨质疏松症，表现为骨密度降低、脆性增强及易骨折，是破骨细胞骨吸收超过成骨细胞骨形成的结果，可能是加速肿LIU骨转移的潜在触发因素。

 2024年3月，德克萨斯大学MD安德森AI症中心马莉教授团队在Nature Communications杂志上，发表“Long noncoding RNA Malat1 protects against osteoporosis and bone metastasis”的研究文章。研究发现Malat1缺失表达诱发骨质疏松症和肿LIU细胞骨转移，确定Malat1作为一种保护骨质疏松和骨转移的lncRNA。

图形摘要：

Highlights如下：

1）Malat1在骨组织中的表达与骨密度和骨质疏松症的发生相关，具有保护作用。

2）Malat1调控骨细胞的功能，抑制转移肿LIU细胞在骨骼中的生长。

3）机制上，Malat1结合到Tead3蛋白，通过阻止Tead3与Nfatc1的结合，从而抑制Nfatc1转录活性；Malat1丢失后，更有利于Tead3/Nfatc1复合体形成，从而促进Nfatc1介导的基因转录和破骨细胞分化。

注：Malat1+/+：正常小鼠模型；Malat1−/−：Malat1敲除小鼠模型；Malat1Tg/Tg：靶向转基因Malat1表达小鼠模型

表型相关性：

MALAT1在人类和小鼠破骨细胞分化过程中下调。破骨细胞中MALAT1的低表达与骨质疏松、乳腺AI骨转移和骨肉瘤相关。

功能研究：

Malat1缺失促进破骨细胞生成。全身敲除和转基因动物模型显示Malat1缺失加剧骨转移，通过Malat1重新表达挽救这一表型，揭示Malat1可预防骨质疏松和骨转移。

机制研究：

为了了解Malat1如何抑制破骨细胞生成，RANKL刺激巨噬细胞（BMMs和RAW264.7）。发现，Malat1敲除诱导Nfatc1及其转录靶点Ctsk的表达(图1a-d)。Nfatc1作为转录因子，Ctsk是其一个经典的靶基因，在启动子区含两个Nfatc1结合位点(图1e)。ChIP-qpcr检测显示，Malat1敲低组Nfatc1占据更多的区域，另一个靶基因Acp5启动子区也观察到类似结果(图1f-h)。在malat1敲低的细胞中敲低Nfatc1逆转了破骨细胞生成和Ctsk表达(图1g)。结果表明Malat1缺失通过Nfatc1促进破骨细胞分化。

图1 Malat1缺乏通过Nfatc1促进破骨细胞生成（Ref. Fig5/S5）

Malat1如何调控Nfatc1?根据以往Malat1作用模式，推测可能与Nfatc1和/或其结合蛋白相互作用来调节Nfatc1。蛋白互作数据库分析发现，与Nfatc1潜在互作蛋白中，TEAD前期已证实与Malat1互作。因此，假设Malat1可能通过Tead调控Nfatc1。检测发现4个Tead家族成员，Tead3在BMMs和RAW264.7细胞中特异性表达(图2a)。RIP-qpcr检测显示，pan-Tead和Tead3均富集Malat1(图2b-c)，表明Malat1与Tead3互作。

为了确定Malat1是否直接结合Tead3，对Malat1截断体分别进行RNA pulldown-WB实验。发现所有Malat1截断体都与Tead3蛋白结合(图2d)，表明Tead3结合位点可能弥漫性分布在Malat1上。此外，RANKL处理上调Tead3(图2e)。Co-IP实验表明，Tead3与Nfatc1相互作用(图2f)。

进一步确定Malat1是否调节Tead3与Nfatc1的结合。Co-IP分析发现，Malat1缺失增加Tead3-Nfatc1相互作用(图2g-h)，恢复Malat1表达降低Tead3-Nfatc1相互作用(图2i-j)。

图2 Malat1结合Tead3抑制Nfatc1活性和破骨细胞生成（Ref. Fig6）

Nfatc1蛋白包含四个结构域：N端和C端区域的两个转录结构域(TAD)、一个DNA结合结构域(DBD)和一个N端调节结构域(NHR)(图3a)。Tead3蛋白主要由两个结构域组成：N端DBD（亦称TEA）和C端YAP结合结构域(图3a)。对Nfatc1和Tead3的截短突变体进行Co-IP实验，发现Nfact1的N端区域(包含TAD和NHR结构域)和DBD，可以结合Tead3(图3b)。此外，Tead3截短突变体和全长Nfatc1的Co-IP分析表明，Tead3的TEA结构域，负责与Nfatc1的互作(图3c)。

进一步荧光素酶报告实验，发现Tead3的过表达增强Nfatc1的转录活性(图3d-e)，在Malat1敲除细胞中，Tead3过表达导致Nfatc1活性出现剂量依赖性增加(图3f-g)。结果表明，Malat1缺失解除对Tead3的抑制，而Tead3进而结合并Nfatc1。另外，功能实验显示，Malat1缺失以Tead3和Nfatc1依赖的方式促进破骨细胞分化(图3h-k)。

图3 Malat1结合Tead3抑制Nfatc1活性和破骨细胞生成（Ref. Fig6/7）

结论：本研究发现，Malat1缺陷促进骨质疏松症和黑色素瘤以及乳腺肿LIU细胞的骨转移，重新添加Malat1可挽救该表型。在机制上，Malat1与Tead3结合，阻止Tead3与Nfatc1结合诱导的Nfatc1，导致抑制转录因子Nfatc1靶基因转录和破骨细胞分化。该发现揭示了Malat1作为一种保护骨质疏松和骨转移的lncRNA。