細胞・基質間相互作用による骨代謝の調節機構と老人性骨粗鬆症におけるその異常の解明

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11671081
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 竹内 靖博 東京大学, 医学部・附属病院分院, 助手 (50202164)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福本 誠二 東京大学, 医学部・附属病院分院, 講師 (30202287)
• Keywords: コラーゲン / 骨芽細胞 / インテグリン / DDR / FAK / BMP / Smad / MAPキナーゼ

Research Abstract

1.基質コラーゲンへの接着による骨芽細胞の分化形質の発現機序の解明:
(1) 新規コラーゲン受容体である非インテグリン型チロシンキナーゼ受容体DDRの骨芽細胞分化における役割を明らかにするため、細胞内キナーゼ領域や細胞膜貫通領域をそれぞれ欠失したDDR発現ベクターを作成し骨芽細胞に導入したところ、骨芽細胞分化の抑制が認められた。これは、インテグリンのみならず多様なコラーゲン受容体が骨芽細胞の分化に重要な役割を果たすことを示す新たな知見である。
(2) チロシンキナーゼ活性を持つDDRの下流の情報伝達系の解明に、各々の情報伝達分子の活性化や蛋白-蛋白結合を免疫学的に検討する手法を用いて解析したところ、コラーゲン刺激下でDDR2とFAKおよびPI3キナーゼが複合体を形成することが明らかとなった。これは、DDR2の機能を明らかにすることにつながる新たな知見である。
2.細胞・基質間相互作用と骨芽細胞分化誘導因子との関連の解明:
骨芽細胞の分化には、基質I型コラーゲンと細胞膜α2β1インテグリンとの結合によるFAK-MAPキナーゼ系の活性化およびBMP-Smadシグナルの活性化が重要である。これら2つのシグナル伝達系のクロストークを検討した結果、Smad1のリンカー領域がMAPキナーゼによりリン酸化されることにより、Smad1依存性転写活性が上昇すること、FAK-MAPキナーゼ系はSmad1の核内移行には大きな影響を及ぼさないことが明らかとなった。これらの成績は、基質コラーゲン由来のシグナルが骨芽細胞の分化と機能獲得に必須であることの機序の解明につながるものである。

Research Products

• [Publications] Okazaki, R. et al.: "A novel activating mutation in calcium-sensing receptor gene associated with a family of autosomal dominant hypocalcemia"J. Clin. Endocrinol. Metab.. 84(1). 363-366 (1999)
• [Publications] Hoshi, K. et al.: "The primary calcification in bones follows removal of decorin and fusion of collagen fibrils"J. Bone Miner. Res.. 14(2). 273-280 (1999)
• [Publications] Suzawa, M. et al.: "Extracellular matrix-axxociated bone morphogenetic proteins are essential for differentiation of murine osteoblastic cells in vitro"Endocrinology. 140(5). 2125-2133 (1999)
• [Publications] Chikatsu, N. et al.: "A novel homogenous inactivating mutation of calcium-sensing receptor in a patient with adult primary hyperparathyroidism"Clin. Endocrinol.. 50(4). 537-543 (1999)
• [Publications] Fukumoto, S. et al.: "Diagnostic utility of magnetic resonance imaging skeletal survey in a patient with oncogenic osteomalacia"Bone. 25(3). 375-377 (1999)
• [Publications] Okazaki, R. et al.: "Thiazolidinediones inhibit osteoclast-like cell formation and bone resorption in vitro"Endocrinology. 140(11). 5060-5065 (1999)
• [Publications] Okazaki, R. et al.: "Short-term treatment with troglitazone decreases bone tumover in patients with type 2 diabetes mellitus"Endocrine J.. 46(6). 795-801 (1999)
• [Publications] Chikatsu, N. et al.: "Interactions between cancer and bone marrow cells induce osteoclast differentiation factor expression and osteoclast-like cell formation in vitro"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 267(2). 632-637 (2000)
• [Publications] Chikatsu, N. et al.: "Cloning and characterization of two promoters for human calcium-sensing receptor (CaSR) and changes of CaSR expression in parathyroid adenomas"J. Biol. Chem.. (in Press).