プロスタグランジンによる破骨細胞の分化・機能性の調節とその作用メカニズムの解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680682
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 坂本 和一 筑波大学, 生物科学系, 助教授 (90235169)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 英世 筑波大学, 基礎医学系, 講師 (60235380) ; 坂内 四郎 筑波大学, 基礎医学系, 教授 (70019579)
• Keywords: プロスタグランジン / 受容体 / 破骨細胞 / 酸化ストレス / 調節タンパク質

Research Abstract

本研究は、プロスタグランジン(PG)類による破骨細胞の分化誘導と機能調節の分子メカニズムの解明を目的とした。まず、(1)マウス大腿骨の骨髄細胞からカラムで分離した造血幹細胞を、RANKL存在下で培養したところ、PGE_2やH_2O_2の刺激により破骨細胞の分化が促進された。次に、(2)破骨細胞の分化に伴うPG受容体のRNA発現を調べたところ、EP1とEP2は分化前後で安定に発現したのに対し、EP4は分化前で強く発現し、分化後に減少した。また、(3)PGE_2刺激に伴うPKAとPKCの活性を調べたところ、破骨細胞の分化前後においてPGE_2濃度に依存した活性の上昇が認められた。さらに、(4)PG刺激により誘導される遺伝子をdifferential display法を用いて同定したところ、PGE_2刺激によりEP受容体,C-jun, RANKなどの発現が誘導された。また、(5)PG刺激によるcAMP濃度や細胞内Ca_<2+>濃度の変化を調べたところ、EP1とEP3が重要な働きを持つことが明らかになった。さらに、(6)PG受容体とPGRPのcDNAを細胞に導入し、膜画分上の両タンパク質の結合をWestern blot法を用いて調べたところ、PG受容体とPGRPがタンパク質レベルで結合していることが判明した。また、(7)PG受容体とPGRPの分子間結合やリン酸化が破骨細胞の分化や機能性に影響することが明らかになった。以上の結果から、破骨細胞の分化誘導におけるプロスタグランと受容体および調節タンパク質の働きと作用経路が明らかになった。

Research Products

• [Publications] Fujita, D., Yamashita, N., Iita, S., Amano, H., Yamada, S., Sakamoto, K.: "Prostaglandin E2 Induced the Differentiation of Osteoclasts in Mouse Osteoblast-depleted Bone Marrow Cells"Prostaglandins, Leukotriens & Essential Fatty Acids. (in press). (2003)
• [Publications] Sakamoto, K., Ishii, Y., Onodera T., Sugano, T.: "Cloning and Characterization of the Novel Isoforms for PGF2a Receptor in the Bovine Corpus Luteum"DNA Sequence. 13. 307-311 (2002)
• [Publications] Sakamoto, K., Iita, S., Yamashita, N., Kamon, M., Fujita, D.: "Molecular interaction of prostaglandin F2a receptor and its negative-regulatory protein in the mouse osteoclastic development"Molecular Biology of the Cell. 13. 301 (2002)
• [Publications] Nakamura, T., Sakamoto, K.: "Requirement of FOXO subfamily in reactive oxygen species-induced mammalian cell death"Molecular Biology of the Cell. 13. 306 (2002)