骨関節組織におけるGABABR1サブユニットの機能解析

• Project/Area Number: 09J03309
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: General pharmacology
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 高畑 佳史 金沢大学, 自然科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2011: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2010: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2009: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 軟骨細胞 / GABABR1 / GABA_BR1 / 骨芽細胞 / GABAB受容体 / Osterix

Research Abstract

本年度は、GABA_BR1サブユニット遺伝子欠損マウスを用いた骨表現型の解析結果を元にして、軟骨細胞成熟に対するGABA_BR1の機能をさらに追求するため、Activated tlanscriptional factor 4(ATF4)に着目した。ATF4は現在までにGABA_BR1と物理的相互作用することや、軟骨細胞成熟に必須であるIndian hedgehog(Ihh)プロモーター上に結合することが報告されている。そこで、ATF4結合配列が6つ並んだレポーターベクターを作製し、ルシフェラーゼ活性を測定した。その結果、ATF4を遺伝子導入することでルシフェラーゼ活性は有意に上昇し、さらにATF4とGABA_BR1を同時に遺伝子導入する事で相乗的なルシフェラーゼ活性の増加が認められた。
次に、WTおよびKO軟骨細胞をATF4抗体を用いて免疫染色した結果、ATF4の核内における発現量は有意に減少していた。さらに、我々はGABA_BR1サブユニット遺伝子欠損マウス由来の軟骨細胞から核抽出画分を調製し、Ihhプロモーター上のATF4結合配列を含むプローブを作製し、EMSAを行った。その結果、ATF4とプローブの複合体はWTおよびKO軟骨細胞のいずれの核抽出液でも検出されたが、その複合体の量はKO軟骨細胞の核抽出液を添加した群で著明な減少が観察された。GABA_BR1サブユニットの新規機能として受容体だけでなく、転写因子との結合を介する軟骨細胞成熟の調節といった新規の機能をもつことが明らかとなった。高齢化に伴って、骨関節組織の機能障害患者数が飛躍的に増大する現代社会では、このGABAによるシグナル伝達機構の機能的発現が示されることにより、骨折の治癒、変形性関節症をはじめとする軟骨代謝性骨疾患発症に関与する新たな因子として、GABAが機能する可能性も考えられ、これらの成果は現在国際学術誌に投稿中である。

Research Products

• [Journal Article] Natural polyamines spermidine and spermine prevent bone loss through preferential disturbance of osteoclastic activation in ovariectomized mice (2012)
  • Author(s): Tomomi Yamamoto, Eiichi Hinoi, Hiroyuki Fujita, Takashi Iezaki, Yoshifumi Takahata, Misa Takamori, Yukio Yoneda
  • Journal Title: Br J Pharmacol Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Positive regulation of osteoclastic differentiation by growth differentiation factor-15 up-regulated in osteocytic cells under hypoxia (2012)
  • Author(s): Eiichi Hinoi, Hiroki Ochi, Takeshi Takarada, Eri Nakatani, Takashi Iezaki, Hiroko Nakajima, Hiroyuki Fujita, Yoshifumi Takahata, Shinya Hidano, Takashi Kobayashi, Shu Takeda, Yukio Yoneda
  • Journal Title: J Bone Miner Res Volume: 4 Issue: 4 Pages: 938-949
  • DOI: 10.1002/jbmr.1538
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Osteoclastogenesis is negatively regulated by D-serine produced by osteoblasts (2012)
  • Author(s): Takeshi Takarada, Mika Takarada-Iemata, Yoshifumi Takahata, Daisuke Yamada, Tomomi Yamamoto, Yukari Nakamura, Eiichi Hinoi, Yukio Yoneda
  • Journal Title: J Cell Physiol Volume: (in press) Issue: 10 Pages: 3477-87
  • DOI: 10.1002/jcp.24048
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Positive regulation by GABABR1 subunit of leptin expression through gene transactivation in adipocytes (2011)
  • Author(s): Yukari Nakamura, Eiichi Hinoi, Takeshi Takarada, Yoshifumi Takahata, Tomomi Yamamoto, Hiroyuki Fujita, Saya Takada, Syota Hashizume, Yukio Yoneda
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 6 Issue: 5 Pages: e20167-e20167
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0020167
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] γ-aminobutyric acid, type B receptors negatively regulate osteoblast ogenesis toward disturbance of osteoclastogenesis mediated by receptor activator of nuclear factor κB ligand in mouse bone (2011)
  • Author(s): Yoshifumi Takahata, Takeshi Takarada, Eiichi Hinoi, Yukari Nakamura, Hiroyuki Fujita, Yukio Yoneda
  • Journal Title: J Biol Chem Volume: 286 Issue: 38 Pages: 32906-32917
  • DOI: 10.1074/jbc.m111.253526
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Autophagy proteins regulate the secretory component of osteoclastic bone resorption (2011)
  • Author(s): Carl J.Deselm, Brian C.Miller, Wei Zou, Wandy L.Beatty, Helena van Meel, Yoshifumi Takahata, Judith Klumperman, Sharon A.Tooze, Steven L.Teitelbaum, Herbert W.Virgin
  • Journal Title: Dev cell Volume: 21 Issue: 5 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2011.08.016
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interference with cellular differentiation by D-serine through antagonism at N-methyl-D-as partate receptors composed of NR1 and NR3A subunits in chondrocytes. (2009)
  • Author(s): Takarada.T
  • Journal Title: J Cell Physiol 220 Pages: 756-764
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ERK5は骨芽細胞分化を調節するが、破骨細胞分化には影響を与えない (2012)
  • Author(s): 高畑佳史, 檜井栄一, 米田幸雄
  • Organizer: 第85回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都府)
  • Year and Date: 2012-03-14
• [Presentation] GABABR1サブユニット分子による破骨細胞分化の調節 (2011)
  • Author(s): 高畑佳史, 宝田剛志, 中村由香里, 檜井栄一, 米田幸雄
  • Organizer: 第119回日本薬理学会近畿部会
  • Place of Presentation: ウィンクあいち(愛知県)
  • Year and Date: 2011-07-08
• [Presentation] IL-17 Mediates Estrogen-Deficient Osteoporosis in a TRAF6-Dependent Manner (2011)
  • Author(s): Yoshifumi Takahata, Carl Deselm, Wei Zou, Steven L Teitelbaum
  • Organizer: Center for Musculoskeletal Research 1st Annual winter symposium
  • Place of Presentation: Eric P.Neivman Educational center (U.S.A)
  • Year and Date: 2011-01-27
• [Presentation] GABABR1サブユニット分子による軟骨細胞分化の調節 (2009)
  • Author(s): 高畑佳史
  • Organizer: 第116回日本薬理学会近畿部会
  • Place of Presentation: ピアザ淡海(滋賀)
  • Year and Date: 2009-11-13
• [Presentation] GABABR1サブユニット安定発現骨芽細胞株の機能解析 (2009)
  • Author(s): 高畑佳史
  • Organizer: 第27回日本骨代謝学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場(大阪)
  • Year and Date: 2009-07-23
• [Presentation] 骨芽細胞におけるGABABレセプターの機能解析 (2009)
  • Author(s): 高畑佳史
  • Organizer: 日本薬学会北陸支部第120回例会
  • Place of Presentation: 金沢大学(石川)
  • Year and Date: 2009-07-11