BMPによる骨芽細胞に特異的な初期応答遺伝子の転写調節機構の解明

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本研究はBMP-2による筋組織内での異所性骨誘導作用を遺伝子の発現調節の面から解明することを目的とする。実験系としてマウスの樹立筋芽細胞株C2C12および組み換えヒトBMP-2を用いたin virtoでの解析系を用いた。発現解析のためのレポーター遺伝子の構築 BMP-2により発現が誘導されるDIx-5、Tlx-2、オステオカルシン遺伝子のプロモーター領域をクローニングし、ルシフェラーゼ遺伝子との結合したレポーター遺伝子を構築した。特にオステオカルシンについてはマウスでは2種(OG1、OG2)あり、その両方について作製した。転写因子の強制発現による骨芽細胞への分化誘導 近年、オステオカルシンの発現調節を行う転写因子としてOsf2/Cbfa1が同定された。また、マウスの初期発生時にBMP-2により誘導される転写因子としてT1x-2が報告された。そこでこれらの転写因子および先にBMP-2のシグナル伝達および転写活性化を担う因子として同定されたSmadを強制発現させ、骨芽細胞の分化形質の一つであるアルカリホスファターゼ活性染色および先のレポーター遺伝子を用いた転写活性の変化を検証した。結果 O2C12細胞においては、BMP-2は今回作製したDIx-5、T1x-2、OG1、OG2のいずれのレポーター遺伝子も転写活性を上昇させなかった。オステオカルシンについてはNothern blot方での結果とは反するものであり、原因については今後の課題である。またTlx-2については、Smadを強制発現させてもTx-2のレポーター遺伝子の転写は活性化しなかった。このことはBMP-2によるTlx-2遺伝子の発現誘導にはSmad以外に必要な因子が存在することを示唆する。さらにBMP-2に反応する細胞であるC2C12細胞であってもTlx-2遺伝子の転写が誘導されないことは、BMP-2に対する反応機構が細胞の種により異なることを示しており、その機構の差異がBMPの多様な機能を反映しているものと思われる。転写因子の強制発現による検討でも、Osf2/Cbfa1およびTlx-2のいずれもC2C12細胞を骨芽細胞様細胞へと分化誘導しなかった。特にオステオカルシンの発現を調節する因子として同定されたOsf2/Cbfa1ではOG1、OG2のレポーター遺伝子の転写活性を上昇させず、内在性遺伝子のmRNAの発現も誘導されなかった。このことは、骨芽細胞への分化はOsf-2/Cbfa1のみでは誘導されないことを示唆している。