La proteina VGLL4 protegge la cartilagine articolare e potrebbe diventare un bersaglio farmacologico per l'osteoartrite

L'osteoartrite (OA) colpisce centinaia di milioni di persone nel mondo e attualmente non dispone di terapie in grado di modificare il decorso della malattia. La cartilagine ialina che ammortizza le articolazioni dipende da una matrice extracellulare (ECM) finemente bilanciata, ricca di collagene di tipo II e aggrecano; quando quell'equilibrio si sposta verso la fibrocartilagine, la funzione articolare si deteriora in modo irreversibile. Comprendere i regolatori molecolari che mantengono l'omeostasi dell'ECM è pertanto una priorità per la medicina muscoloscheletrica rilevante per la longevità.

Lo studio è iniziato con il sequenziamento dell'RNA a singola cellula di cartilagine articolare di topo e umana, che ha rivelato come VGLL4—un cofattore trascrizionale della via Hippo—sia il membro dominante della famiglia VGLL espresso in tutte le sottopopolazioni di condrociti. Utilizzando topi reporter Vgll4-eGFP, gli autori hanno documentato un calo di circa il 50% nell'espressione di VGLL4 dopo sette mesi di invecchiamento e una riduzione più marcata sei settimane dopo la chirurgia di destabilizzazione del menisco mediale (DMM), un modello standard di OA, correlando direttamente con il peggioramento dei punteggi istologici OARSI.

Topi con knockout condizionale specifico per i condrociti (Col2-CreERT2; Vgll4fl/fl) hanno sviluppato spontaneamente disorganizzazione dell'ECM, aumento del collagene di tipo I, deplezione del collagene di tipo II e dell'aggrecano, e OA progressiva—fenotipi notevolmente aggravati dalla chirurgia DMM. Le analisi trascriptomiche e delle vie di segnalazione della cartilagine Vgll4−/− hanno identificato una diffusa downregolazione dei geni per la biosintesi del collagene e dell'elastina, confermando VGLL4 come un ampio regolatore anabolico della matrice cartilaginea.

Il meccanismo molecolare è incentrato su un nuovo complesso ternario: VGLL4 interagisce con TEAD4 attraverso interazioni π-stacking (residui H240/F241 di VGLL4 con F337/F373 di TEAD4), mentre TEAD4 si lega simultaneamente a SMAD3 tramite legami idrogeno e contatti idrofobici (E263/D266/Q269/H427 di TEAD4 con K81/F260 di SMAD3). Questo complesso VGLL4-TEAD4-SMAD3 co-occupa i promotori dei geni dell'ECM e ne guida sinergicamente la trascrizione. Mutazioni puntiformi che interrompono entrambe le interfacce hanno abolito l'attività trascrizionale e il beneficio terapeutico, dimostrando che le interazioni sono funzionalmente indispensabili.

Dal punto di vista terapeutico, l'iniezione intra-articolare di virus adeno-associato (AAV) contenente VGLL4 o SMAD3 ha migliorato sostanzialmente la patologia OA nei topi DMM, ripristinando lo spessore della cartilagine, la composizione dell'ECM e i punteggi istologici verso i livelli dei controlli sham. I costrutti AAV mutanti incapaci di formare il complesso non hanno fornito alcuna protezione. Questi risultati indicano l'asse VGLL4-TEAD4-SMAD3 come un bersaglio farmacologico o di terapia genica perseguibile per l'OA e potenzialmente per altre condizioni di fibrosi cartilaginea.