Krooniset luu- ja nivelsairaudet: Tutkijat selittävät

Krooniset luu- ja nivelsairaudet: Tutkijat selittävät
luu
Juergen T Steinmetzin avatar
Kirjoittanut Jürgen T Steinmetz

Tutkijat selittävät tietyn proteiinin roolin luun ylläpidolle kriittisten solujen muodostumisessa

Krooniset luu- ja nivelsairaudet, kuten osteoporoosi ja nivelreuma, kärsivät miljoonista ihmisistä ympäri maailmaa, erityisesti vanhukset, heikentäen heidän elämänlaatuaan. Tärkeä tekijä molemmissa näistä sairauksista on luuja liukenevien solujen liiallinen aktiivisuus, nimeltään osteoklastit. Osteoklastit muodostuvat erilaistumalla tietystä immuunisolutyypistä, jota kutsutaan makrofagiksi, minkä jälkeen ne saavuttavat uuden roolinsa luiden ja nivelten ylläpidossa: hajottavat luukudoksen, jotta osteoblastit - toisen tyyppiset solut - pystyvät korjaamaan ja uudistamaan luustoa .

Yleensä tähän erilaistumiseen liittyy kaksi solunsisäistä prosessia: ensinnäkin transkriptio - jossa DNA: n geneettisestä tiedosta luodaan lähettäjän RNA (mRNA) - ja sitten translaatio - jossa mRNA: ssa oleva tieto dekoodataan tuottamaan proteiineja, jotka suorittaa tiettyjä toimintoja solussa. RANKL-nimisen proteiinin roolin löytämisen jälkeen osteoklastien muodostumisessa tutkijat ovat ratkaisseet huomattavan osan palapelistä, jonka solun signalointireitit ja transkriptioverkot säätelevät osteoklastien muodostumista. Siihen liittyvät transkription jälkeiset soluprosessit ovat kuitenkin edelleen ymmärrettäviä.

Biokemiallisessa ja biofysikaalisessa tutkimusviestinnässä julkaistussa uudessa tutkimuksessa Tokion tiedeakatemian tutkijat Japanissa selvittivät Cpeb4-nimisen proteiinin roolin tässä monimutkaisessa prosessissa. Cpeb4 on osa "sytoplasmisen polyadenylaatioelementin sitovaa (CPEB)" -proteiiniperhettä, joka sitoutuu RNA: han ja säätelee translaation aktivaatiota ja repressointia sekä "vaihtoehtoisia silmukointimekanismeja", jotka tuottavat proteiinivariantteja. Tutkimusta johtanut tohtori Tadayoshi Hayata selittää: ”CPEB-proteiinit ovat osallisina erilaisissa biologisissa prosesseissa ja sairauksissa, kuten autismi, syöpä ja punasolujen erilaistuminen. Niiden toimintoja osteoklastien erilaistumisessa ei kuitenkaan tunneta selvästi. Siksi teimme sarjan kokeita karakterisoimaan tämän perheen proteiinia Cpeb4 käyttäen hiiren makrofagien soluviljelmiä. "

Erilaisissa suoritetuissa soluviljelykokeissa hiiren makrofageja stimuloitiin RANKL: llä osteoklastien erilaistumisen käynnistämiseksi ja viljelmän evoluutiota seurattiin. Ensinnäkin tutkijat havaitsivat, että Cpeb4-geenin ilmentyminen ja sen seurauksena Cpeb4-proteiinin määrä lisääntyivät osteoklastien erilaistumisen aikana. Sitten immunofluoresenssimikroskopian avulla he visualisoivat muutokset Cpeb4: n sijainnissa soluissa. He havaitsivat, että Cpeb4 siirtyy sytoplasmasta ytimeen, samalla kun sillä on erityisiä muotoja (osteoklastit pyrkivät sulautumaan yhteen ja muodostavat soluja, joissa on useita ytimiä). Tämä osoittaa, että osteoklastien erilaistumiseen liittyvä Cpeb4-funktio suoritetaan todennäköisesti ytimien sisällä.

Ymmärtääkseen, kuinka RANKL-stimulaatio aiheuttaa tämän Cpeb4-uudelleensijoittumisen, tutkijat "estivät" selektiivisesti tai tukahduttavat joitain proteiineja, jotka osallistuvat "alavirtaan" stimulaation laukaisemiin solunsisäisiin signalointireiteihin. He tunnistivat kaksi prosessia varten tarvittavaa reittiä. Siitä huolimatta tarvitaan lisää kokeita, jotta voidaan oppia täysin tapahtumien järjestyksestä ja kaikista mukana olevista proteiineista.

Lopuksi tohtori Hayata ja hänen tiiminsä osoittivat, että Cpeb4 on ehdottoman välttämätön osteoklastien muodostumiselle käyttämällä makrofagiviljelmiä, joissa Cpeb4 oli aktiivisesti tyhjentynyt. Näiden viljelmien soluissa ei tapahtunut erilaistumista, jotta niistä tulisi osteoklasteja.

Tulokset yhdessä ovat lähtökohta ymmärtämään osteoklastien muodostumiseen liittyviä solumekanismeja. Tohtori Hayata huomauttaa: "Tutkimuksemme valaisee RNA: ta sitovan proteiinin Cpeb4 tärkeän roolin osteoklastien erilaistumisen positiivisena" vaikuttajana ". Tämä antaa meille paremman käsityksen luu- ja nivelsairauksien patologisista olosuhteista ja voi auttaa kehittämään terapeuttisia strategioita tärkeimmille sairauksille, kuten osteoporoosille ja nivelreumalle. " Toivottavasti tämän tutkimuksen helpottama syvempi ymmärrys osteoklastien muodostumisesta johtaa viime kädessä parempaan elämänlaatuun ihmisille, joilla on kivulias luu- ja nivelsairaus.

Tietoja Tokion tiedeyliopistosta
Tokion tiedeyliopisto (TUS) on tunnettu ja arvostettu yliopisto, ja Japanin suurin tieteelle erikoistunut yksityinen tutkimusyliopisto, jolla on neljä kampusta Tokion keskustassa ja sen lähiöissä sekä Hokkaidossa. Vuonna 1881 perustettu yliopisto on jatkuvasti myötävaikuttanut Japanin tieteelliseen kehitykseen lisäämällä rakkautta tiedeeseen tutkijoille, teknikoille ja kouluttajille.
Tehtävänään "Luonnon tieteen ja tekniikan luominen luonnon, ihmisten ja yhteiskunnan harmoniseen kehitykseen" TUS on toteuttanut laajan valikoiman tutkimuksia perustutkimuksesta soveltavaan tieteeseen. TUS on omaksunut monialaisen lähestymistavan tutkimukseen ja suorittanut intensiivisen tutkimuksen joillakin nykypäivän tärkeimmillä aloilla. TUS on meritokratia, jossa tieteen paras tunnustetaan ja vaalitaan. Se on ainoa yksityinen yliopisto Japanissa, joka on tuottanut Nobelin palkinnon ja ainoa yksityinen yliopisto Aasiassa, joka on tuottanut Nobelin palkinnon luonnontieteiden alalla.

Tietoja apulaisprofessorista Tadayoshi Hayatasta Tokion tiedeyliopistosta
Vuodesta 2018 lähtien tohtori Tadayoshi Hayata on ollut apulaisprofessori ja johtava tutkija Tokionin tiedeyliopiston farmaseuttisen tiedekunnan molekyylifarmakologian laitoksella. Hänen laboratorionsa keskittyy luun aineenvaihduntaan, solujen erilaistumiseen, molekyylifarmakologiaan ja vastaaviin aloihin luu- ja nivelsairauksien luonteen ymmärtämiseksi ja terapeuttisten kohteiden löytämiseksi. Tohtori Hayata on sidoksissa useisiin japanilaisiin seuroihin ja American Society for Bone and Mineral Research. Hän on julkaissut yli 50 alkuperäistä artikkelia ja pitänyt yli 150 esitystä akateemisissa konferensseissa. Lisäksi hänen osteoporoosia koskeva tutkimus on päässyt japanilaisiin sanomalehtiin useita kertoja.

Rahoitustiedot
Tätä tutkimusta tuki JSPS KAKENHI [apurahan numero 18K09053]; Nanken-Kyoten, TMDU (2019); Nakatomi-säätiö; Astellasin tutkimustuki; Pfizerin akateeminen panos; Daiichi-Sankyon akateeminen panos; Teijin Pharma Akateeminen panos; Eli Lilly Japanin akateeminen panos; Otsuka Pharmaceutical Academic Contribution; Shionogin akateeminen panos; Chugai Pharmaceutical Academic Contribution.

Kirjailijasta

Juergen T Steinmetzin avatar

Jürgen T Steinmetz

Juergen Thomas Steinmetz on työskennellyt jatkuvasti matka- ja matkailualalla teini-ikäisenä Saksassa (1977).
Hän perusti eTurboNews vuonna 1999 maailmanlaajuisen matkailumatkailualan ensimmäisenä online-uutiskirjeenä.

Jakaa...