脂肪由来間葉前駆細胞におけるGNAのヘテロ接合不活性化は、骨芽細胞の分化を促進し、異所性の骨化を促進します

ヒト遺伝障害皮下ヘテロトピック骨化（HO）の共通の特徴を共有することは、2つの刺激Gタンパク質を含む複数の転写産物をコードする遺伝子であるGNAのヘテロ接合性不活性化変異によって引き起こされます。Adenylyl Cyclase、およびG（S）α、XLαの外型。そのような障害の1つである進行性骨異形成（POH）では、骨形成は皮下脂肪内でより深い組織に進行する前に始まり、骨形成は脂肪組織に存在する間葉前駆体の異常な分化を伴う可能性があることを示唆しています。免疫組織化学分析により、GNASタンパク質の発現は骨継ぎ細胞のg（S）αおよび骨細胞のg（s）αおよびxlαに限定されることを決定しました。対照的に、GNASタンパク質G（S）α、XLα、およびNESP55は、脂肪細胞および脂肪間質で検出されます。定量的RT-PCRによって評価されるGNA転写産物は、骨由来の前駆細胞の骨芽細胞分化に有意な変化を示さないが、これらの転写産物の存在量は、脂肪由来葉系断性膜前駆細胞の骨芽細胞分化によって強化される。マウスノックアウトモデルを使用して、GNAのヘテロ接合性不活性化（G（S）α特異的エクソン1の破壊により）が、通常、野生型アジポースストローム細胞で骨芽細胞分化を伴う複数のGNA転写産物のアップレギュレーションを無効にすると判断しました。GNA（+/-）マウスのこれらの転写変化には、in vitroでの脂肪間質細胞の加速骨芽細胞分化が伴います。in vivoでは、GNA（+/-）マウスの変化した骨芽細胞分化は、膜内プロセスによって皮下HOとして現れます。まとめると、これらのデータは、GNAが脂肪由来間葉系前駆細胞、特に骨形成に関与したものにおける運命決定の重要な調節因子であることを示唆しています。

Human genetic disorders sharing the common feature of subcutaneous heterotopic ossification (HO) are caused by heterozygous inactivating mutations in GNAS, a gene encoding multiple transcripts including two stimulatory G proteins, the α subunit of the stimulatory G protein (G(s)α) of adenylyl cyclase, and the extralong form of G(s)α, XLαs. In one such disorder, progressive osseous heteroplasia (POH), bone formation initiates within subcutaneous fat before progressing to deeper tissues, suggesting that osteogenesis may involve abnormal differentiation of mesenchymal precursors that are present in adipose tissues. We determined by immunohistochemical analysis that GNAS protein expression is limited to G(s)α in bone-lining cells and to G(s)α and XLαs in osteocytes. By contrast, the GNAS proteins G(s)α, XLαs, and NESP55 are detected in adipocytes and in adipose stroma. Although Gnas transcripts, as assessed by quantitative RT-PCR, show no significant changes on osteoblast differentiation of bone-derived precursor cells, the abundance of these transcripts is enhanced by osteoblast differentiation of adipose-derived mesenchymal progenitors. Using a mouse knockout model, we determined that heterozygous inactivation of Gnas (by disruption of the G(s)α-specific exon 1) abrogates upregulation of multiple Gnas transcripts that normally occurs with osteoblast differentiation in wild-type adipose stromal cells. These transcriptional changes in Gnas(+/-) mice are accompanied by accelerated osteoblast differentiation of adipose stromal cells in vitro. In vivo, altered osteoblast differentiation in Gnas(+/-) mice manifests as subcutaneous HO by an intramembranous process. Taken together, these data suggest that Gnas is a key regulator of fate decisions in adipose-derived mesenchymal progenitor cells, specifically those which are involved in bone formation.