Regulation of bone remodeling by reactive sulfur species, the novel signal molecules

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03820
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 57010:Oral biological science-related
• Research Institution: Showa University
• Principal Investigator: Kamijo Ryutaro 昭和大学, 歯学部, 教授 (70233939)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 赤池 孝章 東北大学, 医学系研究科, 教授 (20231798) ; 宮本 洋一 昭和大学, 歯学部, 教授 (20295132) ; 齋藤 琢 東京大学, 医学部附属病院, 准教授 (30456107) ; 山田 篤 昭和大学, 歯学部, 講師 (50407558) ; 片桐 岳信 埼玉医科大学, 医学部, 教授 (80245802)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 活性硫黄分子種 / 骨リモデリング / 破骨細胞 / 骨芽細胞

Outline of Final Research Achievements

Reactive sulfur species (RSS), which are produced in our cells, are known to play a variety of physiological and pathological functions in addition to regulating redox signaling. We aimed to elucidate the functions of RSS in bone remodeling. We found that RSS promoted the differentiation of macrophages into osteoclasts after RANKL stimulation and that RSS activated the calcium-calcineurin system as a mechanism of this process. We also found that RSS is required for osteoblast differentiation and calcification after stimulation by bone morphogenetic protein-2. These results suggest that RSS is an important factor in maintaining osteoclast and osteoblast differentiation and function, which is responsible for bone remodeling.

Free Research Field

生化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

活性硫黄分子種(RSS)は、哺乳動物の細胞内で作られ、細胞呼吸に重要な役割を果たす他、タンパク質のシステイン残基の修飾を介して、さまざまな細胞内シグナルの調節を行うことが明らかになりつつある、極めて重要な分子種である。我々はすでに、RSSが骨成長に重要な役割を持つことを見出していたが、本研究では、形成された骨が繰り返している、改造現象（骨リモデリング）を担う、破骨細胞分化と骨芽細胞による石灰化の両方がRSSを必要とすること、すなわち、正常な骨の維持に重要な役割を果たすことを明らかにした。この結果は、種々の骨代謝疾患の機序解明と治療方法の開発に重要な情報を与えるものである。