随着表观遗传调控研究不断深入，人们对RNA层面的转录后修饰逐渐重视起来。尤其是在N6-甲基腺苷（m6A）、N4-乙酰胞苷（ac4C）等修饰类型被相继发现后，越来越多证据显示，它们在调控基因表达、细胞分化和疾病发生中可能发挥关键作用。

    然而，RNA修饰在骨代谢相关疾病，尤其是绝经后骨质疏松（PMOP）中的作用尚未得到充分探索。PMOP是一种以骨吸收增强为核心特征的代谢性骨病，其发病基础是雌激素水平骤降导致破骨细胞分化和活性增强。虽然现有抗骨吸收药物可以延缓骨质流失，但疗效有限，长期使用风险较高。因此，科研人员亟需从新的角度发掘调控破骨细胞功能的潜在靶点。

    2025年4月，由南方医科大学张忠民、莫小毅团队主导，上海纽科生物负责分析的研究发表于《PNAS》，首次系统性提出并验证：Nat10介导的ac4C修饰通过增强关键转录因子Nfatc1的翻译效率，从而促进破骨细胞分化，加剧PMOP骨质流失。该研究不仅发现了ac4C在PMOP病理过程中的功能性参与，更明确了“Nat10介导的ac4C修饰调控Nfatc1翻译”这一全新的表观遗传调控路径，为RNA修饰在骨代谢疾病中的研究提供了新的方向，也为靶向Nat10提供了潜在的表观遗传治疗策略。

    该研究整合应用了acRIP-seq、acChem-seq、Ribo-seq、RNA-seq等多项高通量组学技术，构建出从修饰位点到功能验证的全流程证据链。本期推文中，纽科生物将带您从研究设计、生信策略、机制构建到干湿结合验证多个维度，深入解读这篇PMOP研究中的代表性“多组学RNA修饰+湿实验验证”实践路径。

文章简介

英文标题：Nat10-mediated N4-acetylcytidine modification enhances Nfatc1 translation to exacerbate osteoclastogenesis in postmenopausal osteoporosis

中文标题：Nat10介导的n4-乙酰胞苷修饰增强Nfatc1翻译，加剧绝经后骨质疏松症的破骨细胞发生

发表期刊：PNAS

研究思路：

乙酰化修饰在PMOP中的作用

   本研究以ac4C修饰为切入点，首先通过患者样本和OVX（卵巢切除）小鼠模型，发现股骨组织中的ac4C修饰水平显著升高。接下来，研究人员聚焦其写入酶Nat10，结果显示其在PMOP患者和模型小鼠中同样高表达。这一发现提示：ac4C修饰可能通过Nat10在PMOP中发挥作用。

    为验证这一猜想，研究者设计了体外诱导破骨细胞分化实验。在细胞因子RANKL刺激下，随着破骨细胞分化的推进，Nat10表达逐渐上调。更关键的是，当敲除Nat10后，破骨细胞数量和骨吸收功能显著下降。

    研究思路总结：从临床样本出发，通过模型验证分子变化 → 提出机制假说 → 利用体外模型验证功能。

图1. NAT10和ac4C在PMOP中表达增加

Nat10在骨流失中的作用机制

    已知Nat10对RANKL诱导的破骨细胞分化具有积极作用，为了进一步探究其作用机制，研究者通过对公共数据库分析发现，Nat10在人类和小鼠的破骨细胞中的表达都高于单核细胞，设定实验通过条件性敲除小鼠和单核细胞中Nat10敲除观察其对骨流失的影响。结果显示，Nat10缺失显著改善了OVX小鼠的骨密度与骨小梁结构，TRAP染色也证实破骨细胞数目减少。这进一步支持：Nat10在促进骨质流失过程中扮演了关键角色。

    为验证其是否具有药物靶点价值，研究者引入Nat10特异性抑制剂Remodelin，观察其干预效果。无论在体外破骨细胞诱导还是OVX小鼠体内实验中，Remodelin均有效抑制破骨细胞生成，减缓骨丧失。

    研究思路总结：通过基因敲除验证功能 → 使用小分子抑制剂观察治疗效果。

图2. Nat10促进体外破骨细胞生成

图3. 单核细胞中Nat10的缺失减轻了OVX诱导的骨质流失

Nfatc1作为Nat10靶点的机制

     明确了Nat10的功能后，研究的重点转向其分子靶点与调控机制。利用acRIP-seq（ac4C富集RNA免疫共沉淀测序）和acChem-seq（化学交联捕获修饰位点）技术，从转录组层面系统筛选Nat10调控的ac4C靶mRNA。在多个转录因子中，研究者锁定了破骨细胞关键转录因子Nfatc1作为主要候选。Nfatc1的ac4C修饰富集显著，并且在Nat10缺失条件下其修饰显著下降。

    更进一步，研究者采用Ribo-seq（核糖体足迹测序）和RNA-seq分析，发现虽然Nfatc1的mRNA水平未变，但其翻译效率显著下降。这说明ac4C修饰并不调控其表达量，而是增强其翻译效率。

    研究思路总结：通过组学手段筛选关键靶基因 → 利用多组学数据验证靶基因翻译效率 → 确定Nfatc1作为Nat10的靶点。

图4. Nfatc1是Nat10对ac4C进行修饰的关键靶点

图5. Nat10介导的ac4C增强了Nfatc1的翻译效率

三种实验实现Nfatc1过表达验证

   为了进一步验证Nfatc1在Nat10介导的破骨细胞分化和骨吸收中的作用，研究者对敲除Nat10的RAW264.7细胞进行了Nfatc1过表达实验和骨吸收实验，并构建了小鼠Nfatc1过表达模型。

    1）Nfatc1过表达实验：在Nat10缺失的RAW264.7细胞中过表达Nfatc1，结果表明Nfatc1的过表达能够部分恢复破骨细胞的分化能力。

    2）骨吸收实验：通过骨吸收实验评估Nfatc1过表达对破骨细胞功能的影响，结果显示，Nfatc1过表达组小鼠的骨密度和骨小梁参数明显改善，说明其有助于恢复骨吸收功能。

    3）动物模型验证：在Nat10ΔLysM小鼠中构建Nfatc1过表达模型，评估其对骨密度、骨小梁结构和破骨细胞功能的影响。结果显示，Nfatc1过表达能够恢复骨小梁的数量和厚度，并且改善破骨细胞的数量。

    研究思路总结：外源性补回Nfatc1 → 再次验证之前的推论。

总结

    在本研究中，作者围绕绝经后骨质疏松（PMOP）中破骨细胞活性的异常增强问题，从RNA表观遗传修饰的角度切入，首次系统揭示了Nat10介导的ac4C修饰通过提升Nfatc1翻译效率，促进破骨细胞成熟并加剧骨质流失的分子机制。研究思路严谨、技术路线先进，为PMOP的机制研究与干预靶点探索提供了新范式，具有较强的参考价值。

本研究的主要亮点如下：

    1）多组学融合，“干”与“湿”实验协同推进：研究整合使用了acRIP-seq、acChem-seq、Ribo-seq、RNA-seq等多组学技术手段，从修饰图谱绘制到翻译效率解析，再到机制验证与动物模型观察，体现了典型的“干湿结合、环环推进”的研究逻辑，数据充分、验证严谨。

    2）分子机制闭环，推测与验证严丝合缝：作者从临床和小鼠样本中发现Nat10及ac4C水平升高，推测其在破骨细胞分化中的潜在作用；随后通过特异性敲除Nat10、使用抑制剂Remodelin等手段逐步验证其在体内外对破骨过程的影响；进一步通过转录组与翻译组联动分析，明确Nfatc1为ac4C关键靶点；并利用突变体、过表达等手段验证Nat10对Nfatc1翻译的直接调控作用。整套实验设计严密，构建出“Nat10-ac4C-Nfatc1-破骨细胞”这一完整功能机制。

    3）从基础研究延展至潜在临床应用，具转化价值：通过在模型小鼠中使用Remodelin干预，显著抑制骨流失，提示Nat10可作为潜在表观遗传干预靶点。同时指出现有破骨治疗药物的局限性，提供了新路径的替代思路。

    4）ac4C修饰在非肿瘤疾病中的功能被深入揭示：尽管ac4C在癌症和干细胞研究中已有报道，但其在骨代谢和炎症性疾病中的作用鲜有探索。本研究拓展了ac4C修饰调控网络在非肿瘤疾病中的生物学意义，为RNA修饰领域拓展了应用边界。

    本研究不仅在PMOP机制研究中迈出关键一步，也展示了如何通过“组学筛选 + 表达验证 + 功能实验 + 动物模型”的策略构建高质量机制研究链条。如果您在科研过程中也面临多组学整合、机制验证设计、数据挖掘等难题，欢迎联系我们将为您提供专业高效的一站式科研解决方案！

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