Role of cytoskeletal protein 4.1G on bone formation and improvement in pathophysiology of osteoporosis

骨は、骨芽細胞による骨形成と破骨細胞による骨吸収によって常に代謝回転しており、正常な骨組織が維持される。閉経によって女性ホルモン（エストロゲン）量が減少すると、骨芽細胞活性が減少し破骨細胞活性が上昇するため、両細胞の活性バランスが破綻し骨粗鬆症を発症する。骨粗鬆症の治療には主に、若年期や軽症患者には骨吸収抑制薬を用い、重症化すると骨形成促進薬を用いる。しかし、若年期や軽症患者にも適応可能な骨形成促進薬を開発すれば治療法の選択肢となり、重症化リスクを軽減できる可能性が考えられる。骨芽前駆細胞が骨芽細胞に成熟する（骨芽細胞分化）する過程は骨形成に不可欠であるが、その制御機構には不明のことが多い。4.1Gは細胞膜直下で種々の膜タンパク質やアクチン線維と結合し、細胞の形態や膜タンパク質の細胞膜局在を維持する。一方、一次繊毛は細胞外に形成される不動性のシグナル受容器である。骨芽前駆細胞に形成される一次繊毛は、ヘッジホッグシグナルを受容すると、骨芽細胞分化を促進する。本年度は、膜裏打ちタンパク質4.1Gが骨芽細胞分化において果たす役割について、以下の機構を発見した。(a) 骨形成における4.1Gの役割を検討するため、新生仔脛骨における骨形成能を解析した。その結果、新生仔期には性別によらず、4.1Gが骨形成促進作用を示すことが見出された。(b) マウス新生仔脛骨およびマウス骨芽前駆細胞株 (MC3T3-E1) を用いた解析により、4.1Gは骨芽前駆細胞に一次繊毛形成を促進する結果、一次繊毛由来骨芽細胞分化シグナルを惹起することが示された。以上のことから、4.1Gは骨芽前駆細胞において一次繊毛形成を促進し、骨芽細胞分化シグナルの惹起を通じて骨形成を進行する役割のあることが明らかになった。

骨は、骨芽細胞による骨形成と破骨細胞による骨吸収によって常に代謝回転しており、正常な骨組織が維持される。閉経によって女性ホルモン（エストロゲン）量が減少すると、骨芽細胞活性が減少し破骨細胞活性が上昇するため、両細胞の活性バランスが破綻し骨粗鬆症を発症する。骨粗鬆症の治療には主に、若年期や軽症患者には骨吸収抑制薬を用い、重症化すると骨形成促進薬を用いる。しかし、若年期や軽症患者にも適応可能な骨形成促進薬を開発すれば治療法の選択肢となり、重症化リスクを軽減できる可能性が考えられる。骨芽前駆細胞が骨芽細胞に成熟する（骨芽細胞分化）する過程は骨形成に不可欠であるが、その制御機構には不明のことが多い。4.1Gは細胞膜直下で種々の膜タンパク質やアクチン線維と結合し、細胞の形態や膜タンパク質の細胞膜局在を維持する。一方、一次繊毛は細胞外に形成される不動性のシグナル受容器である。骨芽前駆細胞に形成される一次繊毛は、ヘッジホッグシグナルを受容すると、骨芽細胞分化を促進する。本年度は、膜裏打ちタンパク質4.1Gが骨芽細胞分化において果たす役割について、以下の機構を発見した。(a) 骨形成における4.1Gの役割を検討するため、新生仔脛骨における骨形成能を解析した。その結果、新生仔期には性別によらず、4.1Gが骨形成促進作用を示すことが見出された。(b) マウス新生仔脛骨およびマウス骨芽前駆細胞株 (MC3T3-E1) を用いた解析により、4.1Gは骨芽前駆細胞に一次繊毛形成を促進する結果、一次繊毛由来骨芽細胞分化シグナルを惹起することが示された。以上のことから、4.1Gは骨芽前駆細胞において一次繊毛形成を促進し、骨芽細胞分化シグナルの惹起を通じて骨形成を進行する役割のあることが明らかになった。