2022 Fiscal Year Annual Research Report
RANKL刺激で出現する核内構造体におけるRNA制御を介した骨代謝制御機構の解明
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21J22295
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
荒崎 恭弘 東京理科大学, 薬学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 破骨細胞 / RNA結合タンパク質 / 転写後調節 / 骨代謝 / mRNA安定性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Cpeb4はCPE配列を含むmRNAに結合する因子であり，転写後調節を介して，がん系統分化や赤血球終末分化を制御する。以前，私は，Cpeb4が破骨細胞分化を促進する因子であることを報告したが，Cpeb4の詳細な分化メカニズムや標的遺伝子は不明であった。そこで，Cpeb4抑制時に遺伝子発現が減少した，破骨細胞マスター転写因子であるNfatc1に着目し，Cpeb4による転写後調節を検討した。shRNAによりCpeb4を抑制したRAW264.7株を用いて，RNA-seq解析およびqPCRを行った結果，未分化状態にも関わらず，破骨細胞分化遺伝子が有意に減少した。またRANKL刺激によるRANKL下流シグナル（p-Akt, p-IkB, p-JNK, p-p38）の活性が減少した。さらに，細胞増殖が促進していることが明らかになった。Nfatc1 mRNAおよびタンパク質量は，Cpeb4抑制により減少した。次に，Cpeb4がNfatc1の転写後調節を制御するかを検討した。転写阻害剤DRB処理後に残存するNfatc1 mRNA量をqPCRで検討したところ，Cpeb4抑制により安定性が減少した。しかしながら，Nfatc1の3’UTRをクローニングし，luciferase assayを行った結果，有意な差は見られなかった。そこで，Nfatc1の転写に着目し，Nfatc1の2種類のプロモーターP1およびP2の活性を検討するために，luciferase assayを行った。その結果，Cpeb4抑制により，P1活性が減少した。また，Cpeb4抑制によってP1領域におけるH3K4me3化の減少，H3K27me3化の増加が見られ，Nftac1転写が強力に抑制された。以上から，Cpeb4はNfatc1 mRNAの安定性を増加し，また転写を間接的に促進することで破骨細胞分化を促進することが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は，Cpeb4がNfatc1の転写を間接的に制御する可能性を明らかにしたが，直接的な標的因子の同定には至っていない。この原因として，RNA-seq解析に十分な量のRNAが回収できず，網羅的な解析が行えていないからである。また，Cpeb4ノックアウトマウスを作製し，12週齢における骨表現型解析を行った結果，顕著な表現型が見られず，適切な解析期間や条件の模索に時間を費やしたからである。
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| Strategy for Future Research Activity |
Cpeb4抑制により，Nfatc1 P1プロモーター領域におけるヒストンメチル化レベルが変化したことから，ヒストンメチル化酵素や転写因子が関与することが考えられる。そこで，RNA-seq解析のデータから，Cpeb4抑制時に遺伝子発現が減少したヒストンメチル化酵素や転写因子を探索し，Cpeb4抑制時に安定性が変化するかどうかを検討することで，標的因子を同定する。また，現在，Cpeb4ノックアウトマウスの解析について，24週齢および閉経後骨粗鬆症モデルにおいて解析を進めており，今後はμCT画像解析や凍結組織切片解析を行い，骨吸収や骨形成を評価することで，Cpeb4の骨代謝における機能を明らかにする。
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