骨組織の発生、分化に関与する新規転写因子群の同定およびその発現調節と機能

• Project/Area Number: 12026212
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 野田 政樹 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (50231725)
• Project Period (FY): 2000
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2000)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2000: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
• Keywords: 骨芽細胞 / 細胞分化 / 転写因子 / 遺伝子発現 / Runx2 / Cbfa1 / AML3 / Pebp2aA / Runx1 / Cbfa2 / AML1 / Pebp2aB / CIZ / Tob

Research Abstract

骨組織の形成機構の分子メカニズムを明らかとするためには、骨において発現が認められ、骨分化マーカー遺伝子の発現を調節する転写因子(Runx2/Cbfa1、Scleraxis等)およびその発現調節因子(BMP、FGF等)、骨形成の場を構築している骨基質蛋白(コラーゲン、オステオポンチン等)が時間空間的にどのようなネットワークを形成しているかを明らかにする必要がある。その考えから、骨形成に関与する新規転写因子の同定とその発現調節および分子機能の検索および骨形成ならびに骨の恒常性の維持に異常が見られるノックアウト、ノックダウンマウスモデルの解析を行っている。
平成12年度の研究においては、マウス発生初期においてRunx2の前に発現が見られる新規Runx転写因子を単離し、その発現解析から、骨組織および骨芽細胞において高発現していることを明らかにした。さらに骨芽細胞が骨を形成する上で、自分自身が作る細胞外マトリックスのシグナルを受けて三次元的に骨を構築・再生することが推測されているが、その分子メカニズムは明らかでなかった。そこで転写活性を持ち、細胞外マトリックスへの接着のシグナルを伝える新しい遺伝子CIZの骨芽細胞における機能解析を行い、そのコラーゲン遺伝子に対する制御機構を明らかにした。細胞外マトリックス分子のシグナルの解析では更に、Osteopontinのノックアウトマウスを用い、機械的な刺激が骨の形成に関わる根幹となる分子の一つがOsteopontinであることを初めて明らかにした。更に骨芽細胞におけるBMPの制御機構を解析し、新しい細胞内分子TOBがBMPのインビトロのみならず、生体内での機能の制御に必須であることを解明した。

Research Products

• [Publications] Tsuji K.and Noda M: "Identification and Expression of a novel 3'-exon of mouse Runx1/Pebp2 αB/Cbfa2/AML1 gene."Biochemical and Biophysical Research Communications. 274. 171-176 (2000)
• [Publications] Kawaguchi N.and Noda M.: "Mitf is expressed in osteoclast progenitors in vitro."Experimental Cell Research. 260. 284-291 (2000)
• [Publications] Furuya K.,Nakamoto T.,Shen Z.J.,Tsuji K.,Nifuji A.,Hirai H.and Noda M.: "Overexpression of Cas-interactiong zinc finger protein (CIZ) suppresses proliferation and enhances expression of typeI collagen gene in osteoblast-like MC3T3E1 cells."Experimental Cell Research. 261. 329-335 (2000)
• [Publications] Kawaguchi N.,Ono T.,Mochii M.and Noda M.: "Spontaneous mutation in Mitf gene causes osteopetrosis in silver homozygote quail."Developmental Dynamics. 133-140 (2001)
• [Publications] Tsuji K.,and Noda M.: "Transient Suppression of Cbfal Expression by Basic Fibroblast Growth Factor (bFGF) in Rat Osteoblast-like Osteosarcoma ROS17/2.8 Cells."Journal of Bone and Mineral Metabolism. (In Press). (2001)
• [Publications] Ihara H.,Denhardt DT.,Furuya K.,Yamashita T.,Muguruma Y.,Tsuji K.,Hrusha KA.,Higashio K.,Enomoto S.,Nifuji A.,Rittling SR.,and Noda M.,: "Parathyroid hormone-induced bone resorption does not occur in the absence of osteopontin"Journal of Biological Chemistry. (In Press). (2001)
• [Publications] Asou Y.,Rittling SR.,Yoshitake H.,Tsuji K.,Shinomiya K.,Nifuji A.,Denhardt DT.,and Noda M.: "Osteopontin Facilitates Angiogenesis, Accumulation of Osteoclasts, and Resorption in Ectopic Bone."Endocrinology. 142. 1325-1332 (2001)
• [Publications] Nemoto H.,Rittling S.R.,Yoshitake H.,Furuya K.,Amagasa T.,Tsuji K.,Nifuji A.,Denhardt D.T.and Noda M.: "Osteopontin deficiency reduces experimental tumor cell metastasis to bone and soft tissues."Journal of Bone and Mineral Research. 16. 652-659 (2001)
• [Publications] Ishijima M.,Rittling SR.,Yamashita T.,Tsuji K.,Kurosawa H.,Nifuji A.,Denhardt DT. And Noda M.: "Enhancement of Osteoclastic Bone Resorption and Suppression of Osteoblastic Bone Formation in Response to Reduced Mechanical Stress do not Occur in the Absence of Osteopontin."The Journal of Experimental Medicine. 193. 399-404 (2001)