蛋白リン酸化シグナルを介する骨のリモデリングの制御

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11307041
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 米田 俊之 大阪大学, 歯学研究科, 教授 (80142313)
• 研究分担者: 西村 理行 大阪大学, 歯学研究科, 助教授 (60294112)
• キーワード: 骨芽細胞 / 脂肪細胞 / BMP2 / Cbfa1

研究概要

1.未分化間葉系細胞の骨芽細胞への分化過程におけるBMP2シグナル伝達分子Smadの役割
SmadファミリーであるSmad1およびSmad5が、BMP2刺激によりリン酸化され、Smad4と結合することが確認された。また、Dominant negative Smad1およびSmad5を用いた実験より、BMP2によるSmad1およびSmad5の活性化が、骨芽細胞分化に必須であることが明らかになった。さらにBMP2は、Smadの活性化を通じて、骨芽細胞の分化制御に必須である転写因子Cbfa1の発現を誘導していることが見出された。Smad1およびSmad5は、Cbfa1と直接結合することにより、Cbfa1の転写活性をupregulationすることが示された。以上の研究結果から、BMP2はSmad1およびSmad5を活性化することによりCbfa1の発現および機能活性化を誘導していることが示された。
2.未分化間葉系細胞の骨芽細胞への分化過程におけるCbfa1の役割
Cbfa1の過剰発現により、オステオカルシンプロモーターの転写活性、および未分化間葉系細胞の骨芽細胞への分化が誘導された。このCbfa1の効果は、Smad6の過剰発現あるいはdominant negative Smad1、Smad4およびSmad5による抑制を受けなかった。従って、1.で示されたSmad依存性以外に、Smad非依存性にCbfa1は、標的遺伝子の転写活性を促進させ、その結果、骨芽細胞の分化を誘導している機序が示された。
3.Cbfa1以外の転写因子による骨芽細胞分化誘導作用
BMP2による骨芽細胞分化誘導作用は、Dominant negative Cbfa1により阻害されたが、その効果は、Smad6の過剰発現に比較して、部分的であった。この結果は、Cbfa1を介さない転写因子の関与を示唆する。現在、この転写因子の同定を試みている。

研究成果

• [文献書誌] Ji X et al: "Patterns of gene expression associated with BMP-2-induced osteoblast and adipocyte differentiation of mesenchymal progenitor cell 3T3-F442A"J Bone Miner Met. 18. 132-139 (2000)
• [文献書誌] Y Takaoka et al: "The pancreas : A storehouse of protein anabolic factors and bone/calcium metabolism-regulating factors."J Bone Miner Met. 18. 2-8 (2000)
• [文献書誌] Toshiyuki Yoneda et al: "Cellular and molecular basis of preferential metastasis of breast cancer to bone."J Orthop Sci. 5. 75-81 (2000)
• [文献書誌] Toshiyuki Yoneda et al: "Use of bisphosphonates for the treatment of bone metastasis in experimental animal models"Cancer Treat Rev. 25. 293-299 (1999)
• [文献書誌] Michigami T et al: "Cell-cell contact between marrow stromal cells and myeloma cells via VCAM-1 andα4β1 integrin enhances production of osteoclast-stimulating activity in culture"Blood. 96. 1953-60 (2000)
• [文献書誌] Marzia M et al: "Decreased c-Src expression enhances osteoblast differentiation and bone formation"J Cell Biol. 151. 311-20 (2000)
• [文献書誌] Lai CF et al: "Transforming Growth Factor-beta Up-regulates the beta 5 Integrin Subunit Expression via Sp1 and Smad Signaling."J Biol Chem. 275. 36400-36406 (2000)
• [文献書誌] Yoneda T et al: "Actions of bisphosphonate on bone metastasis in animal models of breast carcinoma."Cancer. 88. 2979-88 (2000)
• [文献書誌] Yoneda T et al: "A Bone-Seeking Clone Exhibits Different Biological Properties from the MDA-MB-231 Parental Human Breast Cancer Cells and a Brain-seeking Clone in Vivo and in Vitro"J Bone Miner Res. (印刷中). (2001)