NFーκBの非古典的経路による骨代謝機構の分子基盤の解明と骨再生への応用

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23390424
• 研究機関: 九州歯科大学
• 研究代表者: 自見 英治郎 九州歯科大学, 歯学部, 教授 (40276598)
• 研究分担者: 青木 和広 東京医科歯科大学, 歯学部, 准教授 (40272603) ; 片桐 岳信 埼玉医科大学, 医学部, 教授 (80245802)
• キーワード: NF-κBの非古典的経路 / 骨芽細胞分化 / BMP

研究概要

Bone morphogenetic protein(BMP)は、Smadシグナル依存的に骨形成を誘導する生理活性物質である。我々はこれまでにNF-κBの非古典的経路に重要なp100からp52へのプロセシングに関わるNIK(NF-κB inducing kinase)遺伝子に機能欠損型の点変異を有するaly/alyマウスでは骨形成の亢進を認めた。この結果はNF-κBの非古典的経路の活性化がBMPによる骨芽細胞分化を抑制することを示唆するが、その分子メカニズムはよくわかってない。本研究ではaly/alyマウスおよび由来の初代骨芽細胞を用いてBMPによる骨芽細胞分化におけるNF-κBの非古典的経路の役割を検討した。野生型およびaly/alyマウス由来の骨芽細胞をBMP-2で刺激すると、aly/alyマウス由来の骨芽細胞でALP活性およびSmad1/5/8のリン酸化が亢進した。野生型およびaly/alyマウス背部筋膜下にBMP-2含有コラーゲンペレットを埋入するとaly/alyマウスでは野生型マウスと比較して海綿骨の充実した異所性骨が誘導され、その骨密度も高かった。次に、プロセシングの起きないp100ΔGRRをNfkb2欠損マウス由来の骨芽細胞に遺伝子導入すると、ALP活性およびSmad1/5/8のリン酸化が亢進したが、p52を遺伝子導入すると、どちらも抑制された。また、p52だけが存在するp100欠損マウス由来の骨芽細胞ではp52を遺伝子導入した場合と同様に、BMP2刺激によるALP活性およびSmad1/5/8のリン酸化が抑制された。p100ΔGRRをBMP受容体ALK2と共発現するとALK2の発現が上昇し、p52をALK2と共発現するとALK2の発現が減少した。以上の結果より、NF-κBの非古典的経路がBMP受容体の発現量を調節することにより骨形成を制御することが示唆された。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

2年目以降に研究成果を論文発表する予定であったが、思ったより順調に実験が進み、1年目で論文を発表できた。

今後の研究の推進方策

現在、実験を中心に進めている研究員の給与の確保が出来ず、本研究費の中から支出せざるを得なくなった為、消耗品に充てる予定だった金額が予定通り使用できなくなった。現在、不足分を補える様、民間を含め、様々な研究助成の申請を行っている。

研究成果

• [雑誌論文] The current and future therapies of bone regeneration to repair bone defects (2012)
  • 著者名/発表者名: Jimi E, Hirata S, Osawa K, Terashita M, Kitamura C, Fukushima H
  • 雑誌名: Int J Dentistry ページ: 148261-7
• [雑誌論文] Regulation of osteoclast function (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura I, Takahashi N, Jimi E, Udagawa N, Suda T
  • 雑誌名: Mod Rheumatol 巻: 22 ページ: 167-177
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accumulation of p100, a precursor of NF-κB2, enhances osteoblastic differentiation in vitro and bone formation in vivo in aly/aly mice (2011)
  • 著者名/発表者名: SeoY, Fukushima H, Maruyama T, Nakao Kuroishi K, Osawa K, Nagano K, Aoki K, Weih F, Doi T, Zhang M, Ohya K, Katagiri T, Hosokawa R, Jimi E
  • 雑誌名: Mol Endocrinol 巻: 26 ページ: 414-422
• [雑誌論文] Identification and functional analysis of Zranb2 as a novel Smad-binding protein that suppresses BMP signaling (2011)
  • 著者名/発表者名: Ohte S, Kokabu S, Iemura SI, Sasanuma H, Yoneyama K, Shin M, Suzuki S, Fukuda T, Nakamura Y, Jimi E, Natsume T, Katagiri T
  • 雑誌名: J Cell Biochem 巻: 113 ページ: 808-814
• [雑誌論文] Involvement of PRIP, phospholipase C-related, but catalytically inactive protein. in bone for mation (2011)
  • 著者名/発表者名: Tsutsumi K, Matsuda M, Kotani M, Mizokami A, Murakami A, Takahashi I, Terada Y, Kanematsu T, Fukami K, Takenawa T, Jimi E, Hirata M
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 286 ページ: 31032-31042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lactacystin, a proteasome inhibitor, enhances BMP-induced osteoblastic differentiation by in creasing active Smads (2011)
  • 著者名/発表者名: Ito Y, Fukushima H, Katagiri T, Seo Y, Hirata S, Zhang M, Hosokawa R, Jimi E
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 407 ページ: 225-229
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel mutation of ALK2, L196P, found in the most benign case of fibrodysplasia ossificans progressiva activates BMP-specific intracellular signaling equivalent to a typical mutation, R206H (2011)
  • 著者名/発表者名: Ohte S, Shin M, Sasanuma H, Yoneyama K, Akita M, Ikebuchi K, Jimi E, Maruki Y, Matsuoka M, Nanba A, Tomoda H, Okazaki Y, Ohtake A, Oda H, Owan I, Yoda T, Furuya H, Kamizono J, Kitoh H, Nakashima Y, Susami T, Haga N, Komori T, Katagiri T
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 407 ページ: 213-218
  • 査読あり
• [学会発表] 力学的非荷重による骨量減少におけるNF-κBの役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中村仁美、永井香絵、福島秀文、自見英治郎、牧憲司
  • 学会等名: 第49回日本小児歯科学会大会
  • 発表場所: 岩手
  • 年月日: 20111128-20111129
• [学会発表] BMP初期応答遺伝子のId1ファミリーにおけるBMP応答配列の同定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 進正史、古株彰一郎、自見英治郎、片桐岳信
  • 学会等名: 第53回歯科基礎医学会学術大会
  • 発表場所: 岐阜
  • 年月日: 20110930-20111002
• [学会発表] 非荷重による骨量減少におけるNF-κBの役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中村仁美、青木和広、大谷啓一、Alles Neil、永井香絵、牧憲司、自見英治郎
  • 学会等名: 第53回歯科基礎医学会学術大会
  • 発表場所: 岐阜
  • 年月日: 20110930-20111002
• [学会発表] PRIP遺伝子欠損マウスで観察された骨の表現型の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 堤康史郎、松田美穂、小谷美穂、溝上顕子、自見英治郎、平田雅人
  • 学会等名: 第53回歯科基礎医学会学術大会
  • 発表場所: 岐阜
  • 年月日: 20110930-20111002
• [学会発表] NF-κB非古典的経路による骨形成の抑制 (2011)
  • 著者名/発表者名: 妹尾吉訓、福島秀文、片桐岳信、青木和広、永野健一、大谷啓一、細川隆司、自見英治郎
  • 学会等名: 第53回歯科基礎医学会学術大会
  • 発表場所: 岐阜
  • 年月日: 20110930-20111002
• [学会発表] 低侵襲なBMP2遺伝子導入法による骨誘導に関する基礎的検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大澤賢次、自見英治郎
  • 学会等名: 第53回歯科基礎医学会学術大会
  • 発表場所: 岐阜
  • 年月日: 20110930-20111002
• [学会発表] 効率的な骨再生を目指したBMPシグナル増強因子の探索 (2011)
  • 著者名/発表者名: 自見英治郎、平田志津、福島秀文、寺下正道、北村知昭
  • 学会等名: 第71回九州歯科学会総会
  • 年月日: 20110528-20110529
• [学会発表] 骨芽細胞分化を誘導するBMPシグナルに半導体レーザーが与える影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平田志津、自見英治郎、寺下正道、北村知昭
  • 学会等名: 第71回九州歯科学会総会
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 20110528-20110529
• [学会発表] NF-κB,p65サブユニットはSmad4と会合し、SmadのDNA結合を抑制することでBMPシグナルによる骨芽細胞分化を抑制する (2011)
  • 著者名/発表者名: 自見英治郎、片桐岳信
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] 転写因子NF-kBによる骨形成抑制機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 自見英治郎
  • 学会等名: 徳島大学大学院ヘルスバイオサイエンス研究部『医療系クラスターによる組織的大学院教育』の「骨とCaクラスター」ミニリトリート
  • 発表場所: 兵庫
  • 年月日: 2011-12-10
• [学会発表] NF-κB as target molecule for bone regeneration (2011)
  • 著者名/発表者名: Jimi E
  • 学会等名: 5th Medical Biotech Forum China
  • 発表場所: 中国、北京
  • 年月日: 2011-11-05
• [学会発表] BMP初期応答遺伝子におけるBMP応答配列の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 進正史、大手聡、米山克美、笹沼寛樹、古株彰一郎、福田亨、自見英治郎、片桐岳信
  • 学会等名: 第29回日本骨代謝学会学術集会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-07-28
• [学会発表] 転写因子NF-κBによる骨代謝調節機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 自見英治郎
  • 学会等名: 北海道大学大学院歯学研究科・歯学部大学院研究セミナー
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 2011-07-21
• [備考]
  • URL: http://www2.kyu-dent.ac.jp/dept/biochem/J/Home.html