遺伝子改変マウスを用いた破骨細胞の骨代謝機能におけるp38MAPキナーゼの生理的役割

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15790469
• 研究機関: 埼玉医科大学
• 研究代表者: 松本 征仁 埼玉医科大学, 医学部, 講師 (90321819)
• キーワード: 破骨細胞 / p38MAPキナーゼ / RANKL / NFATc1 / 転写因子

研究概要

破骨細胞の分化と機能は、さまざまな破骨細胞マーカー遺伝子の発現により制御されており、主に破骨細胞分化誘導因子であるRANKLが転写因子を介したシグナル伝達経路により標的となる破骨細胞マーカー遺伝子群の発現を誘導する。代表的な破骨細胞マーカーであるカテプシンKは分化初期から成熟型に至る破骨細胞において高発現しており、これまでに我々はp38MAPキナーゼ(MAPK)が破骨細胞の分化に必須であることを明らかにしている。しかしながら、p38MAPKを介した破骨細胞分化ならびにRANKLによるカテプシンK発現の分子機構ついては多くの不明な点が残されている。
RANKLによって誘導されるカテプシンK遺伝子の発現を指標にp38の標的を追究した結果、p38がカテプシンK遺伝子の発現に必須であること、さらに転写因子NFATファミリーメンバーで破骨細胞分化に必須であるNFATc1がその標的であることを見出した。p38MAPKとNFATc1との相関について検討を行った結果、p38MAPKがNFATc1と会合すること、さらにp38がNFATを直接リン酸化することが判明した。またNFATc1はp38MAPKのみならず転写因子PU.1と結合することが判明した。実際、マウス破骨細胞培養系においてp38とNFATc1およびPU.1が核内に局在することが観察され、カテプシンK遺伝子上流のNFAT結合部位に対するNFATc1の特異的なDNA結合活性を認めるとともに、RAW264細胞においてNFATc1はp38の活性化によりカテプシンKプロモーターの活性をPU.1と相乗的に上昇させた。従ってこれらの結果、p38経路を介したNFATc1などの転写因子群の相互の協調的な働きによってカテプシンKが効率的な発現誘導されることで破骨細胞のダイナミックな骨吸収に寄与していると考えられる。これらの結果より、他の破骨細胞マーカー遺伝子の転写破骨細胞分化において段階的にp38MAPKを介して複数の転写因子の相互作用による転写制御を行う分化段階的制御モデルの仮説を提唱した。
さらにより深く転写制御機構解明を追究することを目的とし、転写共役因子PC4によるプロモーターエスケープとRNAポリメラーゼIIによる協調的な転写促進機能、およびRNAポリメラーゼIのサブユニットker1の同定とその性質の検討により温度感受性の細胞増殖能に重要であることを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] The Fission Yeast Protein Kerlp Is an Ortholog of RNA Polymerase I Subunit A14 in Saccharomyces cerevisiae and Is Required for Stable Association of Rrn3p and RPA2 (2005)
  • 著者名/発表者名: Imazawa Y, Hisatake K, Mitsuzawa H, Matsumoto M, (他6名)
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 11467-11474
• [雑誌論文] A transcriptional coactivotor PC4 stimulates promoter escape and facilitates a high level of transcription activation by GAL4-VP16. (2004)
  • 著者名/発表者名: Fukuda A., Nakadai, T., Shimada, M., Tsukui, T., Matsumoto, M., (他3名)
  • 雑誌名: Mol.Cell.Biol. 24 ページ: 6525-6535
• [雑誌論文] Essential role of p38 MAP Kinase in Cathepsin K Gene Expression during Osteoclastogenesis through Association of NFATc1 and PU.1. (2004)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, M., Kogawa, M., Wada, S., (他5名)
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 45969-45979