科学者たちは、骨の維持に重要な細胞の生成における特定のタンパク質の役割を説明しています
骨粗鬆症や関節リウマチなどの慢性の骨や関節の病気は、世界中の何百万もの人々、特に高齢者に影響を及ぼし、生活の質を低下させています。 これらの病気の両方の重要な要因は、破骨細胞と呼ばれる骨溶解細胞の過剰な活動です。 破骨細胞は、マクロファージと呼ばれる特定の種類の免疫細胞からの分化によって形成され、その後、骨と関節の維持における新しい役割を獲得します。骨組織を破壊して、別の種類の細胞である骨芽細胞が骨格系を修復および再構築できるようにします。 。
大まかに言って、この分化にはXNUMXつの細胞内プロセスが関与しています。XNUMXつはDNAの遺伝子情報からメッセンジャーRNA（mRNA）が作成される転写、もうXNUMXつはmRNAの情報がデコードされてタンパク質を生成する翻訳です。セル内で特定の機能を実行します。 破骨細胞形成におけるRANKLと呼ばれる特定のタンパク質の役割の発見以来、科学者たちは、細胞シグナル伝達経路と転写ネットワークが破骨細胞の生成を調節するというパズルのかなりの部分を解決してきました。 それでも、関与する転写後の細胞プロセスはまだ理解されていない。
現在、東京理科大学の科学者たちは、生化学的および生物物理学的研究コミュニケーションズに発表された新しい研究で、この複雑なプロセスにおけるCpeb4と呼ばれるタンパク質の役割を解明しました。 Cpeb4は、「細胞質ポリアデニル化エレメント結合（CPEB）」ファミリーのタンパク質の一部であり、RNAに結合し、翻訳の活性化と抑制、およびタンパク質変異体を生成する「選択的スプライシング」メカニズムを調節します。 研究を主導した早田忠義博士は、次のように説明しています。「CPEBタンパク質は、自閉症、癌、赤血球分化など、さまざまな生物学的プロセスや疾患に関与しています。 ただし、破骨細胞の分化におけるそれらの機能は明確に知られていません。 したがって、マウスマクロファージの細胞培養を使用して、このファミリーのタンパク質であるCpeb4を特徴づける一連の実験を実施しました。」
実施されたさまざまな細胞培養実験では、マウスマクロファージをRANKLで刺激して破骨細胞の分化を引き起こし、培養物の進化をモニターしました。 最初に、科学者たちは、破骨細胞の分化中に、Cpeb4遺伝子の発現、ひいてはCpeb4タンパク質の量が増加することを発見しました。 次に、免疫蛍光顕微鏡法により、細胞内のCpeb4の位置の変化を視覚化しました。 彼らは、Cpeb4が細胞質から核に移動する一方で、特定の形状を示すことを発見しました（破骨細胞は融合して複数の核を持つ細胞を形成する傾向があります）。 これは、破骨細胞の分化に関連するCpeb4の機能が核内で実行されている可能性が高いことを示しています。
RANKL刺激がこのCpeb4の再局在化をどのように引き起こすかを理解するために、科学者は刺激によって引き起こされる細胞内シグナル伝達経路の「下流」に関与するようになるタンパク質のいくつかを選択的に「阻害」または抑制します。 彼らは、プロセスに必要なXNUMXつの経路を特定しました。 それにもかかわらず、発生するイベントのシーケンスと関連するすべてのタンパク質について完全に学習するには、さらなる実験が必要になります。
最後に、早田博士と彼のチームは、Cpeb4が活発に枯渇したマクロファージ培養を使用した破骨細胞形成にはCpeb4が絶対に必要であることを示しました。 これらの培養物中の細胞は、破骨細胞になるためのさらなる分化を受けなかった。
まとめると、結果は破骨細胞形成に関与する細胞メカニズムを理解するための足がかりになります。 早田博士は次のように述べています。「私たちの研究は、破骨細胞分化の積極的な「影響力」としてのRNA結合タンパク質Cpeb4の重要な役割に光を当てています。 これにより、骨や関節の病気の病的状態をよりよく理解することができ、骨粗鬆症や関節リウマチなどの主要な病気の治療戦略の開発に貢献する可能性があります。」 うまくいけば、この研究によって促進された破骨細胞の生成についてのより深いレベルの理解が、最終的には、痛みを伴う骨や関節の病気を抱える人々の生活の質の向上につながるでしょう。
東京理科大学について
東京理科大学（TUS）は、有名で尊敬されている大学であり、東京の中心部とその近郊、および北海道に1881つのキャンパスを持つ日本最大の科学専門私立研究大学です。 XNUMX年に設立されたこの大学は、研究者、技術者、教育者に科学への愛情を植え付けることで、日本の科学の発展に継続的に貢献してきました。
TUSは、「自然・人間・社会の調和のとれた発展のための科学技術の創造」を使命として、基礎科学から応用科学まで幅広い研究を行ってきました。 TUSは、研究への学際的なアプローチを採用し、今日の最も重要な分野のいくつかで集中的な研究を行ってきました。 TUSは、最高の科学が認められ、育まれている実力主義です。 ノーベル賞受賞者を輩出した日本で唯一の私立大学であり、自然科学分野でノーベル賞受賞者を輩出したアジアで唯一の私立大学です。
東京理科大学早田忠義准教授について
2018年より、早田忠義博士は東京理科大学薬学部分子薬理学科准教授兼主任研究員を務めています。 彼の研究室は、骨代謝、細胞分化、分子薬理学、および同様の分野に焦点を当てて、骨および関節の疾患の性質を理解し、治療標的を見つけています。 早田博士は、いくつかの日本学会および米国骨ミネラル研究学会に所属しています。 彼は50以上のオリジナル記事を発表し、学会で150以上のプレゼンテーションを行っています。 さらに、彼の骨粗鬆症に関する研究は、日本の新聞に何度か掲載されています。
資金調達情報
この研究は、JSPS科研費[助成番号18K09053]によってサポートされました。 南県医科歯科、TMDU（2019）; 中冨健康財団; アステラスリサーチサポート; ファイザーの学術的貢献; 第一三共学術貢献; 帝人ファーマ学術貢献; イーライリリージャパンアカデミックコントリビューション; 大塚製薬学術貢献; シオノギ学術貢献; 中外製薬の学術的貢献。
