軟骨・骨分化シグナル分子群の軟骨原基形成における機能の解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14034214
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 野田 政樹 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (50231725)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 辻 邦和 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助手 (20323694) ; 二藤 彰 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助教授 (00240747)
• Keywords: 軟骨 / 細胞分化 / Cbfa1 / オステリクス / BMP / 間葉系細胞

Research Abstract

本年においては、軟骨の細胞分化における転写因子の検索を行った。軟骨は骨と同じく未分化間葉系細胞より分化すると考えられ、その分化の過程においてはSox9並びにCbfa1の関与が推察されている。BMPによってC2C12細胞においてその発現が亢進する分子として同定されたオステリクス(以下OSX)は、ジンクフィンガーを持つ転写因子であり、そのノックアウトによって骨が欠損する表現型を示す。オステリクスは前肥大軟骨細胞層に低レベルながら発現が認められ、ノックアウトの軟骨における十分な検索はなされていないが、Cbfa1の下流に位置すると考えられることから、軟骨細胞においてもその機能が推察される。今回の研究では、Cbfa1並びにOSXの発現に関わることが知られているBMPの初代培養軟骨細胞に対する作用を検討した。この軟骨培養細胞においては、OSXはRT-PCRではバンドは認められるがノーザンブロットでは検出しにくい程の低レベルで発現していた。BMPによって軟骨細胞におけるOSXのレベルは上昇した。この作用はOSXに特異的であることがGAPDHの発現が変化しないことから確認された。更に、TGFβはOSXの発現に対し促進する活性は全く見られず、むしろ若干抑制する傾向が確認された。これに対して、オステオポンチンの発現レベルはBMP2によって軟骨においては抑制される一方、TGFβによっては促進されることが観察された。このRT-PCRの所見は、時間経過を追って検討したところ、24時間でBMP2による高いレベルのOSXの発現が観察された後48時間までに若干の発現の低下が観察された。更に、ノーザンブロットによってもメッセージレベルでOSXは軟骨にはほとんど発現していないが、BMP2の存在によりその発現は明瞭に検出されるレベルにまで促進されることが明らかになった。胎生期のマウスでは明らかなOSXの発現は軟骨には見られず、またin situ hybridizationによっても前肥大軟骨細胞層において若干の発現を認めるのみであった。以上より、軟骨培養細胞においてOSXの発現が低レベルながら存在すること、また、BMP2によりOSXの発現が転写後性の制御により軟骨培養細胞で亢進することが確認された。

Research Products

• [Publications] Yumoto K: "Osteopontin deficiency protects joints against destruction in anti-type II collagen antibody-induced arthritis in mice"Proceeding of the National Academy of Sciences USA. 99. 4556-4561 (2002)
• [Publications] Maeda Y: "Coordinated development of embryonic long bone in ovo organ culture on chorioallantoic membrane prevents perichondrium-derived suppressive signals against cartilage growth"Bone. 32(1). 27-34 (2002)
• [Publications] Yagi K: "Bone Morphogenetic Protein-2 Enhances Osterix Gene Expression in Chondrocytes"Journal of Cellular Biochemistry. 88. 1077-1083 (2003)
• [Publications] Shen ZJ: "Negative Regulation of Bone Morphogenetic Protein/Smad Signaling by Cas-interacting Zinc Finger Protein in Osteoblasts"The Journal of Biological Chemistry. 27. 29840-29846 (2002)
• [Publications] Salingcarnboriboon R: "Establishment of Tendon-Derived Cell Lines Exhibiting Pluripotent Mesenchymal Stem Cell-Like Property"Experimental Cell Research. (in press). (2003)
• [Publications] Kitahara K: "Osteopontin-Denficiency Induces Parathyroid Hormone Enhancement of Cortical Bone Formation"Endocrinology. (in press). (2003)
• [Publications] Ishijima M: "Resistance to unloading-induced three-dimensional bone loss in osteopontin-deficient mice"Journal of Bone and Mineral Research. 17. 661-667 (2002)
• [Publications] Usui M: "Enhancing effect of Tob deficiency on bone formation is specific to BMP-induced osteogenesis"Journal of Bone and Mineral Research. 17. 1026-1033 (2002)
• [Publications] Yoshikawa M: "CLC-3 deficiency leads to phoenotypes similar to human neuronal ceroid lipofuscinosis"Genes to Cell. 7. 597-605 (2002)
• [Publications] Kashimada K: "Defects in growth and bone metabolism in klotho mutant mice are resistant to GH treatment"J. Endocrinology. 174. 403-410 (2002)
• [Publications] Morinobu M: "Osteopontin Expression in Osteoblasts and Osteocytes during Bone Formation under Mechanical Stress in the Calvarial in Vivo"Journal of Bone and Mineral Research. (in press). (2003)
• [Publications] Yamashita T: "Double Mutation in Klotho and Osteoprotegenin Gene Loci Rescued Osteopetronic Phenotype"Endocrinology. 143. 4711-4717 (2002)