癌関連蛋白スノーエヌの変形性関節症制御標的分子としての機能解析

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23592221
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 前田 真吾 鹿児島大学, 医歯(薬)学総合研究科, 准教授 (60353463)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小宮 節郎 鹿児島大学, 医歯(薬)学総合研究科, 教授 (30178371) ; 石堂 康弘 鹿児島大学, 医歯(薬)学総合研究科, 准教授 (10300740)
• Keywords: SnoN / 軟骨細胞 / TGF-β / BMP

Research Abstract

TGF-βシグナルは軟骨細胞肥大分化を抑制し、変形性関節症（OA）発症を抑制するが、メカニズムは不明であるので、肥大軟骨分化におけるTGF-β シグナル標的遺伝子について検討した。ATDC5軟骨細胞、マウス初代軟骨細胞と胎仔中足骨をBMP-2 + ITSで分化誘導を行い、TGF-βI型受容体抑制剤SB431542(SB)で内因性TGF-βシグナルを遮断して機能解析した。ATDC5細胞において軟骨成熟マーカーであるCol10a1とMmp13の発現は、SB添加群で有意に上昇した。BMP型Smad1/5/8のリン酸化レベルはSB添加により不変であったが、下流のBMP標的遺伝子Id1の発現は増強された。軟骨細胞成熟に伴いTgfb1発現が上昇し、さらにSmad2のリン酸化も活性化されていることから、内因性TGF-βシグナルにより誘導されるBMP シグナル阻害因子を検索し、SnoNを同定した。SnoNは用量依存的にBMPシグナル・レポーター活性を抑制した。SnoN ノックダウンによってId1とCol10a1の発現は増強、すなわちBMPシグナルと軟骨細胞肥大化は促進し、SBと同じ表現型となった。逆にSnoNの過剰発現は、BMPシグナルと軟骨細胞肥大化、そして器官培養骨の肥大軟骨層石灰化を抑制し、TGF-β添加と同じ結果となった。免疫染色の結果、in vivoにおいてSnoN蛋白はマウス胎仔軟骨の前肥大軟骨層に発現し、肥大軟骨層には認めなかった。正常軟骨では表層軟骨のみ弱いシグナルを認めたが、OA軟骨ではX型コラーゲン陽性の異所性肥大軟骨の周囲の軟骨細胞に強く発現が認められ、SnoNが関節軟骨においてOAの進展を抑制している可能性が示唆された。この結果を基に、さらに軟骨細胞分化後期の制御因子の検索を進め、Smpd3がAktシグナル経路の抑制を介して抑制する事と、Alg2が軟骨細胞分化に必須な小胞体ストレス応答分子Creb3l2の誘導を介して促進する事を示した。

Research Products

• [Journal Article] BMP signaling upregulates neutral sphingomyelinase 2 to suppress chondrocyte maturation via the Akt signaling pathway as a negative feedback mechanism. (2014)
  • Author(s): Kakoi H, Maeda S, Shinohara N, Matsuyama K, Imamura K, Kawamura I, Nagano S, Setoguchi T, Yokouchi M, Ishidou Y, Komiya S.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 289 Pages: 8135-8150
  • DOI: 10.1074/jbc.M113.509331
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Human Immunodeficiency Virus Type I Enhancer Binding Protein 3 is Essential for the Expression of Asparagine-linked Glycosylation 2 in the Regulation of Osteoblast and Chondrocyte Differentiation. (2014)
  • Author(s): Imamura K, Maeda S, Kawamura I, Matsuyama K, Shinohara N, Yahiro Y, Nagano S, Setoguchi T, Yokouchi M, Ishidou Y, Komiya S.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 289 Pages: 9865-9879
  • DOI: 10.1074/jbc.M113.520585
  • Peer Reviewed
• [Presentation] BMPシグナルにより誘導されるSmpd3はセラミド-Akt経路を介して軟骨細胞分化成熟を抑制する (2014)
  • Author(s): 前田真吾、栫博則、篠原直弘、松山兼寛、今村勝行、河村一郎、横内雅博、石堂康弘、小宮節郎
  • Organizer: 第27回日本軟骨代謝学会
  • Place of Presentation: 京都市
  • Year and Date: 20140228-20140301
• [Presentation] BMP-2シグナルはneutral sphingomyelinase 2の誘導によるAktシグナル経路の抑制を介して軟骨細胞分化成熟を制御する (2013)
  • Author(s): 前田真吾、栫博則、松山金寛、河村一郎、今村勝行、篠原直弘、永野聡、瀬戸口啓夫、横内雅博、石堂康弘、小宮節郎
  • Organizer: 第３６回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸市
  • Year and Date: 20131203-20131206
• [Presentation] Neutral Sphingomyelinase 2 Is Increased During BMP-induced Differentiation of ATDC5 Chondrocytes to Suppress the Maturation as a Negative Feedback Mechanism (2013)
  • Author(s): Shingo Maeda, Hironori Kakoi, Kanehiro Matsuyama, Katsuyuki Imamura, Ichiro Kawamura, Naohiro Shinohara, Masahiro Yokouchi, Yasuhiro Ishidou, Setsuro Komiya
  • Organizer: The American Society for Bone and Mineral Rresearch 2013
  • Place of Presentation: Baltimore, USA
  • Year and Date: 20131004-20131007
• [Presentation] BMP シグナルがRunx2依存的に誘導するSmpd3/nSMase2は、セラミド・ シグナルによるAkt 経路の抑制によって軟骨細胞分化とHas2発現を抑制 する (2013)
  • Author(s): 前田真吾
  • Organizer: 第１４回運動器科学研究会
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 20130913-20130914
• [Presentation] BMP signaling induces sphingomyelin phosphodiesterase 3 to suppress chondrocyte maturation and expression of hyaluronan synthase 2 in ATDC5 chondrocytes (2013)
  • Author(s): Shingo Maeda, Hironori Kakoi, Kanehiro Matsuyama, Ichiro Kawamura, Katsuyuki Imamura, Naohiro Shinohara, Masahiro Yokouchi, Yasuhiro Ishidou, Setsuro Komiya
  • Organizer: TGF-β meeting in Uppsala
  • Place of Presentation: Uppsala, Sweden
  • Year and Date: 20130530-20130602
• [Presentation] Smpd3 prevents maturation and expression of hyaluronan synthase 2 in ATDC5 chondrocytes (2013)
  • Author(s): Kakoi H, Maeda S, Imamura K, Kawamura I, Ishidou Y, Yokouchi M, Komiya S
  • Organizer: ESCEO13-IOF Rome 2013
  • Place of Presentation: Rome, Italy
  • Year and Date: 20130417-20130420