BMP2による骨芽細胞および脂肪細胞分化の制御機構の解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12671804
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 西村 理行 大阪大学, 歯学研究科, 助教授 (60294112)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平賀 徹 大阪大学, 大学院・歯学研究科, 講師 (70322170) ; 米田 俊之 大阪大学, 大学院・歯学研究科, 教授 (80142313)
• Keywords: 骨芽細胞 / 脂肪細胞 / BMP2 / C / EBPβ / LIP / Cbfa1

Research Abstract

1.未分化間葉系細胞の骨芽細胞および脂肪細胞分化におけるC/EBPβの役割
ウエスタンブロティングの結果、初代マウス骨芽細胞において転写因子C/EBPβとそのアイソフォームLIPが発現していることが明らかとなった。また未分化間葉系細胞株C3H10T1/2細胞にBMP2を作用させるとC/EBPβの発現が講導された。そこでアデノウイルスを用いてC3H10T1/2細胞にC/EBPβを過剰発現させ、C/EBPβの骨芽細胞分化に対する役割を検討した。その結果、C/EBPβを過剰発現させると、ALP活性およびオステオカルシンの発現が誘導された。以上の結果から、C/EBPβは、未分化間葉系細胞を脂肪細胞のみならず骨芽細胞へと分化講導することが明らかとなった。
2.C/EBPβとCbfa1の相互作用と未分化間葉系細胞の骨芽細胞分化
未分化間葉系細胞に骨芽細胞分化の制御に深く関わるCbfa1とC/EBPβの相互関係を明らかにするために、C/EBPβとともにCbfa1を過剰発現させたところ、骨芽細胞分化が著明に誘導され、オステオカルシンプロモーター活性が著明に促進された。さらに免疫共沈降実験により、C/EBPβとCbfa1の相互関係を検索した結果、C/EBPβがCbfa1と結合することが見出された。さらにC/EBPβは、オステオカルシンプロモーター領域に直接結合することが明らかとなった。
3.LIPの骨芽細胞および脂肪細胞分化に対する相反作用
未分化間葉系細胞の分化過程におけるLIPの役割を検討するためにをC3H10T1/2細胞に過剰発現させると、BMP2刺激あるいはPPARγの過剰発現により誘導される脂肪細胞誘導作用が著しく阻害された。一方、BMP2存在下あるいはCbfa1存在下でLIPを過剰尭現すると骨芽細胞分化が促進された。LIPは、Cbfa1およびオステオカルシンへの結合能を有していることが示された。以上の結果より、未分化間葉系細胞の分化方向の決定には、C/EBPβアイソフォームLIPが、重要な役割を演じていることが示唆された。

Research Products

• [Publications] Hata K: "Differential Roles of Smad1 and p38 Kinase in the regulation of PPARγ during BMP2-induced Adipogenesis"Mol Biol Cell. (印刷中). (2003)
• [Publications] Nishimura R: "Cbfa1 induces osteoblastic differentiation of C2C12 cells without interactions with Smad1 and Smad5"Bone. 31. 303-312 (2002)
• [Publications] Zhao M: "Bone morphogenetac protein receptor signaling is necessary for normal murine postnatal bone formation"J Cell Biol.. 157. 1049-1060 (2002)
• [Publications] Yoneda T: "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. 16. 1486-1495 (2001)
• [Publications] Michigami T: "Cell-cell contact between marrow stromal cells and myeloma cells via VCAM-1 and α4β1 integrin enhances production of osteoclast-stimulating activity in culture"Blood. 96. 1953-1960 (2000)
• [Publications] Marzia M: "Decreased c-Src expression enhances osteoblast differentiation and bone formation"J Cell Biol. 151. 311-320 (2000)
• [Publications] Lai CF: "Transforming Growth Factor-beta Up-regulates the beta 5 Integrin Subunit Expression via Sp1 and Smad Signaling"J Biol Chem. 275. 36400-36406 (2000)
• [Publications] Yoneda T: "Actions of bisphosphonate on bone metastasis in animal models of breast cancer"Cancer. 88. 2979-2988 (2000)