シャトル型Cas結合蛋白CIZによる骨芽細胞の転写・細胞接着機能制御の分子機構

• Project/Area Number: 15659352
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Orthopaedic surgery
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 野田 政樹 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (50231725)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 辻 邦和 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助手 (20323694) ; 二藤 彰 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助教授 (00240747)
• Project Period (FY): 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2003: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
• Keywords: CIZ / 接着斑 / 転写 / 骨形成因子 / 骨髄内海綿骨 / 骨芽細胞 / アルカリフォスフォターゼ / 破骨細胞

Research Abstract

CIZは核および接着斑に存在し、また転写の調節作用をあわせ持つシャトル型蛋白であり、骨芽細胞におけるその発現は骨形成因子(BMP)により促進し、同時にまたBMPの作用そのものを抑制する活性があることがこの蛋白の細胞における強制発現の結果、我々により報告された蛋白である、しかしながらCIZの生体内における意義は尚明らかでない。そこでCIZのノックアウトマウスを用いて生体内におけるこの分子の役割を検討した。その結果、CIZの欠損により海綿骨の骨量が増加すること、また正常なマウスにおいては骨髄内海綿骨の機械的な破壊により形成された欠損部に対し、骨の形成が1週間以内で進行するが、CIZの欠損したマウスにおいてはこの再生過程における骨形成が亢進することが明らかになった。さらに野生型がBMPの存在によりアルカリフォスフォターゼ活性の発現を高めるのに対し、CIZを欠損した動物より得られた頭蓋冠由来の骨芽細胞はこれを上回るアルカリフォスフォターゼ活性の発現をするが、これはBMPに対する応答性が亢進していることを示している。さらにBMP蛋白を頭蓋冠上に直接投与すると野生型においても骨の形成が起きるが、ノックアウトマウスにおいてはこのようなBMP応答性の生体内の骨形成がさらに高まることが見出され、BMPの直接作用を生体内でCIZが抑制することが明らかとなった。CIZの細胞内における局在を検討すると、骨芽細胞において接着斑における存在とともに核内に高いレベルで局在すること、また骨芽細胞においても全ての細胞で核内に局在するのではなく、局在を認めない細胞が骨芽細胞株を用いた場合でも多数認められた。さらに興味深いことに破骨細胞においてもCIZが発現しており、その発現レベルは骨芽細胞と同様に核内に極めて高い一方で同じ破骨細胞においても高レベルの局在を示す核と局在を示さない核が混在することからCIZの局在がall-or-noneで制御されているものと考えられた。以上のノックアウトマウスを用いた実験から生体内におけるCIZが骨量制御に重要であることが初めて明らかになった。

Research Products

• [Publications] Michihiko Usui: "Tob-deficiency super-enhances osteoblastic activity after ovariectomy to block estrogen deficiency-induced osteoporosis"Proceedings of the National Academy of Sciences U.S.A.. 101(in press). (2004)
• [Publications] Kunikazu Tsuji: "Aged mice require full transcription factor, Runx2/Cbfal, gene dosage for cancellous bone regeneration after bone marrow ablation"Journal of Bone and Mineral Research. 19(in press). (2004)
• [Publications] Keiichiro Kitahara: "Osteopontin-deficiency induces parathyroid hormone enhancement of cortical bone formation"Endocrinology. 144(5). 2132-2140 (2003)
• [Publications] Mikihiko Morinobu: "Osteopontin expression in osteoblasts and osteocytes during bone formation under mechanical stress in the calvarial suture in vivo"Journal of Bone and Mineral Research. 18(9). 1706-1715 (2003)
• [Publications] Maya Takamoto: "Hedgehog signaling enhances core-binding factor al and receptor activator of nuclear factor-κB ligand gene expression in chondrocytes"Journal of Endocrinology. 177(3). 413-421 (2003)
• [Publications] Yukiko Maeda: "Coordinated development of embryonic long bone on chorio-allantoic membrane in ovo prevents perichondrium-derived suppressive signals against cartilage growth"Bone. 32(1). 27-34 (2003)
• [Publications] Keisuke Yagi: "Bone morphogenetic protein-2 enhances Osterix gene expression in chondrocytes"Journal of Cellular Biochemistry. 88. 1077-1083 (2003)
• [Publications] Ruchanee Salingcarnboriboon: "Establishment of tendon-derived cell lines exhibiting pluripotent mesenchymal stem cell-like property"Experimental Cell Research. 287(2). 289-300 (2003)
• [Publications] Yoshio Ohyama: "Osteopontin-deficiency suppresses growth of B16 melanoma cells implanted in bone and osteoclastgenesis in cocultures"Journal of Bone and Mineral Research. 19(in press). (2004)
• [Publications] Choo-ryung J.Chung: "Micro-CT evaluation of tooth, calvaria and mechanical stress-indu cedtooth movement in adult Runx2/Cbfal heterozygous knock-out mice"Journal of Medical and Dental Sciences. 51(in press). (2004)