P38MAPキナーゼを介した造血幹細胞の時系列分化の分子メカニズムの解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13016219
• Research Institution: Saitama Medical University
• Principal Investigator: 松本 征仁 埼玉医科大学, 歯学部, 助手 (90321819)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 辻本 雅文 理化学研究所, 細胞生化学, 主任研究員 (00281668) ; 須藤 龍彦 理化学研究所, 抗生物質, 研究員 (30260227) ; 久武 幸司 埼玉医科大学, 歯学部, 助教授 (70271236)
• Keywords: 造血幹細胞 / シグナル伝達 / p38MAPK / 破骨細胞 / 転写因子

Research Abstract

破骨細胞分化誘導因子RANKL/ODFとその抑制因子OCIFの同定を期に骨代謝分野,殊に破骨細胞研究の急速な進展は目覚しい。破骨細胞は,マクロファージ系造血幹細胞より分化したのち成熟過程を経て,多彩なプロテアーゼの放出と低pH環境の確立により骨吸収を行い,骨基質を生合成する骨芽細胞やストローマ細胞とともに体内カルシウム濃度を厳密に制御している。慢性関節リウマチ症や骨粗鬆症などの骨代謝疾患は,主に破骨細胞による骨破壊が亢進しカルシウムの平行維持機構の破綻の結果,惹起されることが知られており,このような疾患の予防や創薬開発という観点からも破骨細胞分化や機能発現に関わる分子メカニズムの理解は重要である。
我々はこれまでマウス初代骨髄細胞・単球細胞株培養系において,p38MAPキナーゼ(MAPK)の活性化がRANKLによる破骨細胞分化に必須であることを示した。さらにp38MAPK遺伝子欠損ヘテロマウス(p38+/-)を用いた解析の結果,野生型と比べp38+/-骨髄由来の破骨細胞分化に有意な抑制が認められ,上述の結果が個体レベルで支持された。一方,リウマチ発症のリスクファクターである腫瘍壊死因子(TNF)が破骨細胞分化を誘導することが示されており,p38MAPK阻害剤および個体マウスを用い,TNFによる破骨細胞分化にp38MAPK経路が必須であること、すなわちRANKLとTNFは共通の経路を利用して細胞分化を誘導していることが明らかとなった。次にp38MAPK経路の下流について,破骨細胞の機能発現に重要な転写因子の検索のため,主要な破骨細胞マーカーの一つ酒石酸耐性酸性フォスファターゼ(TRAP)遺伝子の発現に関する解析を行った結果,転写因子microphthalmia transcription factor(MITF)とPU.1-interacting protein(Pip)がTRAP遺伝子を相乗的に転写活性化することを見出した。さらに,MITF, PU.1とPipを同時に強制発現させたところ,最も高い転写活性化能を示した。以上より,Pip, MITFとPU.1の3者が協調的に破骨細胞の分化または機能発現の過程に関与しているものと考えられる。

Research Products

• [Publications] Matsumoto, M., Hisatake, K., Nogi, Y., Tsujimoto, M.: "Regulation of RANKL-induced TRAP gene expression by Pip/IRF-4 : Synergism with MITF"Journal of Biological Chemistry. 276. 33086-33092 (2001)
• [Publications] Matsumoto, M., Sudo, T., Maruyama, M., Osada, H., Tsujimoto, M.: "Activation of p38 mitogen-activated protein kinase is crucial in osteoclastogenesis induced by tumor necrosis factor"FEBS Letters. 486. 23-28 (2000)
• [Publications] Matsumoto, M., Sudo, T., Saito, T., Tsujimoto, M.: "Involvement of p38 mitogen-activated protein kinase signaling Pathway in osteoclastogenesis mediated by receptor activator of NF-kappa B ligand (RANKL)"Journal of Biological Chemistry. 275. 31155-31161 (2000)
• [Publications] 松本 征仁, 辻本 雅文: "破骨細胞分化にともなう細胞内シグナル伝達経路"生化学誌. (印刷中). (2002)