Runx2遺伝子の軟骨細胞特異的エンハンサーの同定とその制御機構の解明

• Project/Area Number: 26253084
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Morphological basic dentistry
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 小守 壽文 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 教授 (00252677)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮崎 敏博 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 准教授 (10174161) ; 森石 武史 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 助教 (20380983) ; 川根 徹也 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 技術職員 (00265208) ; 増山 律子 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 准教授 (60297596)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥15,990,000 (Direct Cost: ¥12,300,000、Indirect Cost: ¥3,690,000); Fiscal Year 2014: ¥15,990,000 (Direct Cost: ¥12,300,000、Indirect Cost: ¥3,690,000)
• Keywords: 転写因子 / 骨芽細胞 / 軟骨細胞 / Runx2 / エンハンサー / Galnt3 / Cbfb

Outline of Annual Research Achievements

Runx2は、骨芽細胞分化および軟骨細胞後期分化に必須な転写因子である。したがって、Runx2は、骨芽細胞分化を誘導することにより骨形成を促進させることができるが、その反面、関節軟骨等の永久軟骨を破壊し、変形性関節症の原因ともなる。Runx2を骨粗鬆症や変形性関節症の治療に応用するためには、骨ではRunx2を誘導し、軟骨ではRunx2を抑制する必要がある。これを実現するために、Runx2遺伝子の発現機構を解明することにした。まず、Runx2遺伝子領域の200kbを含むDNAを用いて、GFPトランスジェニックマウスを作製、Runx2の生理的発現を再現できた。次にこの200kbを順次欠失させて行き、骨芽細胞あるいは軟骨細胞でRunx2の発現が消失する領域を特定した。この領域から、骨芽細胞特異的発現に必要なDNA（エンハンサー）を特定した。さらにこのエンハンサーを活性化させる分子群を同定、エンハンサーの活性化機構を明らかにした。
Runx2の軟骨細胞での機能を明らかにするため、軟骨細胞でRunx2によって誘導される分子群を同定した。その中の一つGalnt3は、タンパク質にムチン型の糖鎖を付加する酵素である。Galnt3のノックアウトマウスおよび軟骨細胞特異的トランスジェニックマウスを作製し、Galnt3は、軟骨細胞後期分化を促進させること、軟骨の代表的な基質蛋白質アグリカンの蓄積には負に働くことを明らかにした。
Runx2とヘテロダイマーを形成する共役因子Cbfbの骨格形成における機能を明らかにするため、骨芽細胞・軟骨細胞の前駆細胞でCbfbを欠失させたコンディショナルノックアウトマウスを作製した。Cbfbは、Runx2のみならず、Runxファミリー遺伝子（Runx1, 2, 3）の蛋白の安定性を高めることによって、骨格形成に重要な役割を果たすことを明らかにした。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Cbfb regulates bone development by stabilizing Runx family proteins. (2015)
  • Author(s): Qin X, Jiang Q, Matsuo Y, Kawane T, Komori H, Moriishi T, Taniuchi I, Ito K, Kawai Y, Rokutanda S, Izumi S, Komori T.
  • Journal Title: Journal of bone and mineral research Volume: 30 Issue: 4 Pages: 706-714
  • DOI: 10.1002/jbmr.2379
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel Hedgehog Agonists Promote Osteoblast Differentiation in Mesenchymal Stem Cells (2015)
  • Author(s): Takashi Nakamura, Masahiro Naruse, Yuta Chiba, Toshihisa Komori, Keiichi Sasaki, Masahiro Iwamoto, Satoshi Fukumoto
  • Journal Title: Journal of Cellular Physiology Volume: 230(4) Issue: 4 Pages: 922-929
  • DOI: 10.1002/jcp.24823
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Dlx5 and Mef2 Regulate a Novel Runx2 Enhancer for Osteoblast-Specific Expression. (2014)
  • Author(s): Kawane T, Komori H, Liu W, Moriishi T, Miyazaki T, Mori M, Matsuo Y, Takada Y, Izumi S, Jiang Q, Nishimura R, Kawai Y, Komori T.
  • Journal Title: Journal of bone and mineral research Volume: - Issue: 9 Pages: 1960-1969
  • DOI: 10.1002/jbmr.2240
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Cbfb は軟骨細胞分化・増殖および骨芽細胞分化に必要である (2014)
  • Author(s): 秦 昕、松尾 友紀、姜 晴、森石 武史、六反田 賢、宮崎 敏博、小守 壽文
  • Organizer: 第56回歯科基礎医学会学術大会・総会
  • Place of Presentation: 福岡市 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] 骨細胞と骨代謝制御 (2014)
  • Author(s): 小守 壽文
  • Organizer: 第32回日本骨代謝学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪市 大阪国際会議場
  • Year and Date: 2014-07-24 – 2014-07-26
  • Invited
• [Presentation] Bcl-2 ノックアウトマウスではAktの不活性化によりFoxOが活性化し、骨芽細胞分化が促進する (2014)
  • Author(s): 森石 武史、小守 寿人、小守 壽文
  • Organizer: 第32回日本骨代謝学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪市 大阪国際会議場
  • Year and Date: 2014-07-24 – 2014-07-26
• [Presentation] Runx2遺伝子の骨芽細胞特異的発現制御機構 (2014)
  • Author(s): 小守 寿人、川根 徹也、森石 武史、高田 美生、小守 壽文
  • Organizer: 第32回日本骨代謝学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪市 大阪国際会議場
  • Year and Date: 2014-07-24 – 2014-07-26
• [Presentation] Overexpression of Sp7 in osteoblasts inhibits osteoblast maturation but enhances angiogenesis in bone (2014)
  • Author(s): Komori H, Miyazaki T, Yoshida C, Komori T
  • Organizer: ECTS 2014 (European Calcified Tissue Society)
  • Place of Presentation: Prague Congress Centre,Prague, Czech Republic
  • Year and Date: 2014-05-17 – 2014-05-20
• [Presentation] セレンディピティ、Runx2との出会い (2014)
  • Author(s): 小守 壽文
  • Organizer: 第68回NPO法人日本口腔科学会学術集会
  • Place of Presentation: 東京都新宿区 京王プラザホテル
  • Year and Date: 2014-05-07 – 2014-05-09
  • Invited
• [Remarks] 長崎大学細胞生物学分野ホームページ
  • URL: http://www.de.nagasaki-u.ac.jp/dokuji/kaibou-2/