Przewlekłe choroby kości i stawów: wyjaśniają naukowcy

Przewlekłe choroby kości i stawów: wyjaśniają naukowcy
kość

Naukowcy wyjaśniają rolę określonego białka w tworzeniu komórek niezbędnych do utrzymania kości

Przewlekłe choroby kości i stawów, takie jak osteoporoza i reumatoidalne zapalenie stawów, dotykają miliony ludzi na całym świecie, zwłaszcza osoby starsze, pogarszając ich jakość życia. Ważnym czynnikiem w obu tych chorobach jest nadmierna aktywność rozpuszczających kości komórek zwanych osteoklastami. Osteoklasty powstają w wyniku różnicowania się z pewnego typu komórek odpornościowych zwanych makrofagami, po czym uzyskują nową rolę w utrzymaniu kości i stawów: rozkładając tkankę kostną, aby umożliwić osteoblastom - innym typom komórek - naprawę i przebudowę układu kostnego .

Ogólnie rzecz biorąc, w różnicowaniu biorą udział dwa procesy wewnątrzkomórkowe: po pierwsze transkrypcja - w której z informacji genetycznej DNA powstaje informacyjny RNA (mRNA) - a następnie translacja - w której informacje zawarte w mRNA są dekodowane w celu wytworzenia białek, które pełnić określone funkcje w komórce. Od czasu odkrycia roli konkretnego białka zwanego RANKL w tworzeniu się osteoklastów, naukowcy rozwiązali znaczną część zagadki, której szlaki sygnalizacji komórkowej i sieci transkrypcyjne regulują wytwarzanie osteoklastów. Jednak zachodzące w nim procesy komórkowe po transkrypcji nie zostały jeszcze wyjaśnione.

Teraz, w nowym badaniu opublikowanym w Biochemical and Biophysical Research Communications, naukowcy z Tokyo University of Science w Japonii odkryli rolę białka zwanego Cpeb4 w tym złożonym procesie. Cpeb4 jest częścią rodziny białek „cytoplazmatycznego wiązania elementów poliadenylacji (CPEB)”, które wiążą się z RNA i regulują aktywację i represję translacji, a także mechanizmy „alternatywnego splicingu”, które wytwarzają warianty białek. Dr Tadayoshi Hayata, który kierował badaniem, wyjaśnia: „Białka CPEB są zaangażowane w różne procesy biologiczne i choroby, takie jak autyzm, rak i różnicowanie krwinek czerwonych. Jednak ich funkcje w różnicowaniu osteoklastów nie są dokładnie znane. Dlatego przeprowadziliśmy serię eksperymentów, aby scharakteryzować białko z tej rodziny, Cpeb4, przy użyciu kultur komórkowych makrofagów myszy. ”

W przeprowadzonych różnych eksperymentach z hodowlą komórkową makrofagi myszy stymulowano RANKL w celu wywołania różnicowania osteoklastów i monitorowano ewolucję hodowli. Po pierwsze, naukowcy odkryli, że ekspresja genu Cpeb4, a tym samym ilość białka Cpeb4, wzrosła podczas różnicowania osteoklastów. Następnie, za pomocą mikroskopii immunofluorescencyjnej, zwizualizowali zmiany w lokalizacji Cpeb4 w komórkach. Odkryli, że Cpeb4 przemieszcza się z cytoplazmy do jąder, prezentując określone kształty (osteoklasty mają tendencję do łączenia się ze sobą i tworzenia komórek z wieloma jądrami). Wskazuje to, że funkcja Cpeb4 związana z różnicowaniem osteoklastów jest prawdopodobnie wykonywana wewnątrz jąder.

Aby zrozumieć, w jaki sposób stymulacja RANKL powoduje relokację Cpeb4, naukowcy wybiórczo „hamowali” lub tłumili niektóre białka, które są zaangażowane „w dół” w wewnątrzkomórkowych szlakach sygnałowych wyzwalanych przez stymulację. Zidentyfikowali dwie ścieżki niezbędne do tego procesu. Niemniej jednak dalsze eksperymenty będą potrzebne, aby w pełni poznać sekwencję zachodzących wydarzeń i wszystkie zaangażowane białka.

Wreszcie dr Hayata i jego zespół wykazali, że Cpeb4 jest absolutnie niezbędny do tworzenia osteoklastów przy użyciu kultur makrofagów, w których Cpeb4 był aktywnie wyczerpany. Komórki w tych hodowlach nie ulegały dalszemu różnicowaniu, aby stać się osteoklastami.

Podsumowując, wyniki są krokiem do zrozumienia mechanizmów komórkowych zaangażowanych w tworzenie osteoklastów. Dr Hayata zauważa: „Nasze badanie rzuca światło na ważną rolę białka wiążącego RNA Cpeb4 jako pozytywnego„ czynnika wpływającego ”na różnicowanie osteoklastów. Daje nam to lepsze zrozumienie patologicznych stanów chorób kości i stawów i może przyczynić się do opracowania strategii terapeutycznych dla głównych chorób, takich jak osteoporoza i reumatoidalne zapalenie stawów ”. Miejmy nadzieję, że głębsze zrozumienie generacji osteoklastów, które ułatwiło to badanie, ostatecznie przełoży się na poprawę jakości życia osób z bolesnymi chorobami kości i stawów.

O Tokyo University of Science
Tokyo University of Science (TUS) jest znanym i szanowanym uniwersytetem oraz największym prywatnym uniwersytetem badawczym zajmującym się nauką w Japonii, z czterema kampusami w centrum Tokio i na jego przedmieściach oraz na Hokkaido. Założony w 1881 roku uniwersytet nieustannie przyczynia się do rozwoju nauki w Japonii poprzez zaszczepianie miłości do nauki badaczom, technikom i nauczycielom.
Z misją „Tworzenie nauki i technologii dla harmonijnego rozwoju przyrody, ludzi i społeczeństwa”, TUS podjął szereg badań, od nauk podstawowych po stosowane. TUS przyjęła multidyscyplinarne podejście do badań i podjęła intensywne badania w niektórych z najważniejszych współczesnych dziedzin. TUS to merytokracja, w której to, co najlepsze w nauce jest rozpoznawane i pielęgnowane. Jest to jedyny prywatny uniwersytet w Japonii, który wydał laureata Nagrody Nobla i jedyny prywatny uniwersytet w Azji, który wyłonił laureatów Nagrody Nobla w dziedzinie nauk przyrodniczych.

O profesorze nadzwyczajnym Tadayoshi Hayacie z Tokyo University of Science
Od 2018 roku dr Tadayoshi Hayata jest profesorem nadzwyczajnym i głównym badaczem w Katedrze Farmakologii Molekularnej Wydziału Nauk Farmaceutycznych na Tokyo University of Science. Jego laboratorium koncentruje się na metabolizmie kości, różnicowaniu komórkowym, farmakologii molekularnej i podobnych dziedzinach, aby zrozumieć naturę chorób kości i stawów oraz znaleźć cele terapeutyczne. Dr Hayata jest powiązany z kilkoma Towarzystwami Japońskimi i Amerykańskim Towarzystwem Badań nad Kościami i Minerałami. Opublikował ponad 50 oryginalnych artykułów i wygłosił ponad 150 prezentacji na konferencjach naukowych. Ponadto jego badania nad osteoporozą wielokrotnie trafiały do ​​japońskich gazet.

Informacje o finansowaniu
Badanie zostało wsparte przez JSPS KAKENHI [numer grantu 18K09053]; Nanken-Kyoten, TMDU (2019); Fundacja Nakatomi; Wsparcie badawcze Astellas; Wkład naukowy firmy Pfizer; Wkład naukowy Daiichi-Sankyo; Wkład naukowy Teijin Pharma; Eli Lilly Japan Academic Contribution; Otsuka Pharmaceutical Academic Contribution; Wkład naukowy Shionogi; Chugai Pharmaceutical Academic Contribution.

O autorze

Awatar Juergena T Steinmetza

Juergen T. Steinmetz

Juergen Thomas Steinmetz nieprzerwanie pracuje w branży turystycznej i turystycznej, odkąd był nastolatkiem w Niemczech (1977).
Założył eTurboNews w 1999 r. jako pierwszy biuletyn online dla światowej branży turystycznej.

Dzielić się z...