骨形成因子(BMP-4)の発現調節についての研究-骨形成の促進を目指して-

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11470307
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 江原 宗平 信州大学, 医学部・附属病院, 講師 (40176780)
• 研究分担者: 高岡 邦夫 信州大学, 医学部, 教授 (30112048) ; 中山 耕造 信州大学, 医学部, 講師 (70192680) ; 二階堂 敏雄 信州大学, 大学院・医学研究科, 助教授 (50180568)
• キーワード: 骨形成因子 / 転写活性 / 転写調節 / 骨芽細胞 / E-box / helix-loop-helix / USF / 5'端

研究概要

BMPの発現は形態形成や骨形成のkey factorであり、その発現調節について転写調節を中心に解析した。msBMP-4遺伝子のexon Iの5'端上流の解析を行い、転写開始点より-265bpから-246bpの領域に転写因子結合配列E-box(CACGTG)が存在すること、スパーシフトアッセイ法を用いて、helix-loop-helix(HLH)型の転写因子の一つであるupstream stimulatory factorがこのE-boxに結合していることを同定した。転写開始点上流-690bpまでのデリーションにより転写活性が低下し、-266bpまでのデリーションで転写活性は回復し,-130bpまでのデリーションにより転写活性は再び低下することを明らかにした。転写開始点より-786bpから-691bpの領域に転写に重要なcis-elementを含み、この領域中に細胞特異性を示す転写因子結合配列E-box(CATCTG)が存在し、HLH型の転写因子がこのE-boxに結合していることを明らかにした。この結果は、この1771bpのなかにおいてmsBMP-4の転写領域に正、負、正の三つのドメインが存在することを示す。これはmsBMP-4遺伝子発現が複数のcis-acting elementを用いて精緻に制御されている可能性を示唆する。上流と下流の正の転写調節領域には、ci-elementとしてDNA配列E-boxが存在し、そこにHLH型の転写因子が結合し、転写調節をおこなっている可能性を明らかにした。HLH型の転写因子は、筋肉細胞への分化をおこなうMyo-Dや、神経細胞への分化を行うAchaete scuteなど、細胞が未分化な状態からどの方向へ分化するかの、初期の分化を指示する作用を持ち、軟骨・骨系でも、未分化間葉系細胞からの分化を促すHLH型の新規転写因子がkeyとして作用する可能性は大きい。

研究成果

• [文献書誌] Ebara,S., et al:: "Transcriptional regulation of the mBMP4 gene through E-box in the 5'flanking promoter region involving USF."Biochemical and Biophysical Research Communication. 240. 136-141 (1997)
• [文献書誌] Itoh,H.,Ebara,S., et al:: "Experimental spinal fusion with use of recombinant human bone morphogenetic protein-2."Spine. 24. 1402-1405 (1999)
• [文献書誌] Kawasaki,S.,Ebara,S., et al:: "The E-box motif, recognized by tissue specitic nuclear tactor (s), is important for BMP-4 gene expression in osteogenic cells. "Biochemical and Biophysical Research Communication. 263. 560-565 (1999)
• [文献書誌] Tsutsumimoto,T,Ebara,S., et al:: "TNF-alpha and IL-1 beta suppress N-cadherin expression in MC3T3-E1 Cells."J Bone Miner Res.. 14. 1751-1760 (1999)
• [文献書誌] Kinoshita T.Ebara S. et al:: "Phosphodiesterase inhibitors, pentoxifylline and rolipram, increase bone mass mainly by promoting bone formation in normal mice."Bone. 27. 811-817 (2000)