研究課題
cGMPがニトロ化された8-NO2-cGMPの細胞内情報伝達分子としての機能が注目されている。骨格系における8-NO2-cGMPの生成と機能に関する報告はないが、我々は、マウス成長板軟骨の増殖軟骨細胞による8-NO2-cGMPの生成と8-NO2-cGMPによる長管骨の伸長促進を見出している。そこで我々は、骨格を形成する種々の細胞における8-NO2-cGMPの生成と機能を解析することとした。27年度は、軟骨細胞と骨芽細胞における8-NO2-cGMPの役割を解析した。まず、軟骨細胞増殖に対する8-NO2-cGMPの作用をcGMPの細胞膜透過型誘導体である8-Br-cGMPと比較した。脛骨器官培養系にて、増殖細胞をデオキシウリジン誘導体の取り込みで検出したところ、8-NO2-cGMPは静止・増殖軟骨細胞の増殖を促進したが、8-Br-cGMPにその作用はなかった。これは初代培養マウス軟骨細胞でも同様の結果が得られた。また、8-NO2-cGMPが成長板の増殖軟骨細胞層の幅を増大させることで脛骨の伸長を促進したが、8-Br-cGMPにその活性はなく、むしろ肥大軟骨細胞層の幅を増大させた。次に、我々は初代培養マウス骨芽細胞における8-NO2-cGMPの生成を免疫学的に確認した。そこで、骨芽細胞の分化・石灰化に対する8-NO2-cGMPの作用を8-Br-cGMPと比較したところ、8-NO2-cGMPおよび8-Br-cGMPは骨芽細胞におけるアルカリホスファターゼ活性をそれぞれ低下および促進した。また、8-NO2-cGMPは、骨芽細胞による石灰化物形成を抑制した。一方、8-NO2-cGMPは骨芽細胞の増殖に影響を与えなかった。以上から、8-NO2-cGMPは骨形成に関わる軟骨細胞および骨芽細胞において、cGMPにはない全く新しい生理機能を発揮していることが明らかとなった。
2: おおむね順調に進展している
骨格を形成する骨芽細胞、骨細胞、破骨細胞、軟骨細胞における8-NO2-cGMPの生成および機能を解明することを目的として本研究を開始した。27年度は、主に軟骨細胞と骨芽細胞における8-NO2-cGMPの生成と機能について解析した。8-NO2-cGMPの生成を免疫学的に検出したところ、骨および成長板軟骨の増殖細胞層での生成が認められた。そこで、8-nitro-cGMPの軟骨細胞および骨芽細胞の増殖・分化に対する作用を、cGMPの細胞膜透過型誘導体である8-Br-cGMPを対照として解析した。8-NO2-cGMPは、成長板の増殖軟骨細胞の増殖を促進することで長管骨の縦方向の成長を促進することを器官培養脛骨および初代培養軟骨細胞を用いた解析で明らかにした。一方、8-Br-cGMPには培養軟骨細胞の増殖、成長板の増殖軟骨細胞層の伸長作用はなく、むしろ肥大軟骨細胞層の幅を増大させた。次に、8-NO2-cGMPの骨芽細胞の分化・石灰化における機能を8-Br-cGMPと比較した。8-NO2-cGMPは骨芽細胞の分化マーカーのひとつであるアルカリホスファターゼ活性を抑制したが、8-Br-cGMPは逆に促進した。また、8-NO2-cGMPは、骨芽細胞による石灰化物形成を抑制した。一方、8-NO2-cGMPは骨芽細胞の増殖に影響を及ぼさなかった。27年度の研究から、8-NO2-cGMPは成長板の軟骨細胞の増殖を促進することで骨の伸長を促す一方、骨芽細胞による石灰化物生成には抑制的に働くことが示唆された。これらは、cGMPにはない全く新しい生理機能で、8-NO2-cGMPに特異的な機能と考えられた。8-NO2-cGMPの軟骨細胞および骨芽細胞における生成と機能を明らかにしたことから、本研究の進捗状況は順調といえる。
27年度の研究から、軟骨細胞、骨芽細胞のいずれにおいても8-NO2-cGMPはcGMPとは全く異なる機能を有することが明らかとなった。8-NO2-cGMPとcGMPはいずれもcGMP依存性タンパク質キナーゼを活性化する。一方、cGMPとは異なり、8-NO2-cGMPには、S-グアニル化修飾によるタンパク質の機能改変機能があることが知られている。そこで、軟骨細胞および骨芽細胞におけるタンパク質S-グアニル化を検出および同定する。さらに、骨格形成細胞として、破骨細胞および骨細胞における8-NO2-cGMPの生成および機能を明らかにする予定である。これにより、骨格を構成する細胞に置ける8-NO2-cGMPの生理機能の全貌が解明される。これにより得られる情報は、骨格系に生じる種々の疾患における8-NO2-cGMPの役割を明らかにするための基本データとなる。
すべて 2016 2015
すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 12件、 謝辞記載あり 11件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件)
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