科學家解釋了某種蛋白質在骨骼維持至關重要的細胞生成中的作用
諸如骨質疏鬆症和類風濕性關節炎之類的慢性骨骼和關節疾病影響著全世界數百萬人，尤其是老年人，從而降低了他們的生活質量。 這兩種疾病中的一個重要因素是稱為破骨細胞的溶骨細胞的過度活性。 破骨細胞是通過與某種稱為巨噬細胞的免疫細胞分化而形成的，此後它們在維護骨骼和關節中獲得新的作用：分解骨骼組織以允許成骨細胞（另一種細胞）修復並重塑骨骼系統。 。
廣泛地講，這種分化涉及兩個細胞內過程：首先是轉錄-從DNA的遺傳信息中產生信使RNA（mRNA），然後是翻譯-將mRNA中的信息解碼以產生蛋白質，執行單元中的特定功能。 自從發現一種叫做RANKL的特殊蛋白質在破骨細胞形成中的作用以來，科學家們就解決了相當大一部分難題，這些難題涉及細胞信號通路和轉錄網絡調節破骨細胞的產生。 然而，涉及的轉錄後細胞過程仍有待了解。
現在，在《生化與生物物理研究通訊》上發表的一項新研究中，日本東京科學大學的科學家揭示了這種稱為Cpeb4的蛋白質在這一複雜過程中的作用。 Cpeb4是蛋白質“胞質聚腺苷酸化元素結合（CPEB）”家族的一部分，該家族與RNA結合併調節翻譯激活和抑制，以及產生蛋白質變體的“替代剪接”機制。 領導這項研究的Tadayoshi Hayata博士解釋說：“ CPEB蛋白與自閉症，癌症和紅細胞分化等多種生物學過程和疾病有關。 但是，尚不清楚它們在破骨細胞分化中的功能。 因此，我們使用小鼠巨噬細胞的細胞培養物進行了一系列實驗，以鑑定該家族蛋白Cpeb4的特徵。”
在進行的各種細胞培養實驗中，用RANKL刺激小鼠巨噬細胞以觸發破骨細胞分化，並監測培養物的進化。 首先，科學家發現破骨細胞分化過程中Cpeb4基因的表達增加，因此Cpeb4蛋白的量增加。 然後，通過免疫熒光顯微鏡，他們看到了細胞內Cpeb4位置的變化。 他們發現Cpeb4從細胞質移入細胞核，同時呈現出特定的形狀（破骨細胞傾向於融合在一起並形成具有多個細胞核的細胞）。 這表明與破骨細胞分化有關的Cpeb4的功能可能在細胞核內進行。
為了了解RANKL刺激是如何引起Cpeb4重新定位的，科學家選擇性地“抑制”或抑制了一些刺激所觸發的細胞內信號通路“下游”參與的蛋白質。 他們確定了該過程必需的兩條途徑。 儘管如此，仍需要進一步的實驗以充分了解發生的事件的順序以及所涉及的所有蛋白質。
最後，Hayata博士及其團隊證明了使用Cpeb4被積極消耗的巨噬細胞培養物，破骨細胞形成過程中Cpeb4絕對必要。 這些培養物中的細胞沒有進一步分化成為破骨細胞。
兩者合計，結果是了解破骨細胞形成所涉及的細胞機制的墊腳石。 Hayata博士說：“我們的研究闡明了RNA結合蛋白Cpeb4作為破骨細胞分化的積極“影響者”的重要作用。 這使我們對骨骼和關節疾病的病理狀況有了更好的了解，並可能有助於開發針對諸如骨質疏鬆症和類風濕性關節炎等主要疾病的治療策略。” 希望這項研究促進對破骨細胞生成的更深層次的了解，最終將轉化為患有痛苦的骨和關節疾病的人們的生活質量的提高。
關於東京理科大學
東京科學大學（TUS）是一所著名且受人尊敬的大學，也是日本最大的科學專業私立研究型大學，在東京市中心及其郊區和北海道擁有四個校區。 大學成立於1881年，通過在研究人員，技術人員和教育工作者中灌輸對科學的熱愛，為日本的科學發展做出了持續的貢獻。
TUS的使命是“為自然，人類和社會的和諧發展創造科學技術”，從基礎科學到應用科學都進行了廣泛的研究。 TUS已採用跨學科的研究方法，並在當今一些最重要的領域進行了深入研究。 TUS是一種精英制國家，在此領域，最好的科學受到認可和培養。 它是日本唯一一所獲得諾貝爾獎獲得者的私立大學，也是亞洲唯一一所在自然科學領域產生諾貝爾獎獲得者的私立大學。
關於東京理科大學的林田忠義副教授
自2018年以來，田田忠義博士一直是東京科學大學藥理學院分子藥理學系副教授兼首席研究員。 他的實驗室專注於骨骼代謝，細胞分化，分子藥理學和類似領域，以了解骨骼和關節疾病的性質並找到治療靶標。 Hayata博士隸屬於幾個日本社團和美國骨與礦物研究學會。 他發表了50多篇原創文章，並在學術會議上發表了150多次演講。 此外，他對骨質疏鬆症的研究已多次出現在日本報紙上。
資金信息
這項研究得到了JSPS KAKENHI的支持[授權號18K09053]； Nanken-Kyoten，TMDU（2019）; 中富基金會； Astellas研究支持； 輝瑞學術貢獻； 第一三共學術貢獻； 帝人製藥學術貢獻； 禮來日本學術貢獻； 大塚製藥學術貢獻； 鹽之木學術貢獻； 中外製藥學術貢獻。
