骨芽細胞の増殖と分化の制御

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究においてはBMPの制御のメカニズムを明らかにする目的でBMPと結合しその機能をシグナルの上で制御する分子についての検討を行った。Zinc Fingerタンパクのp130Casの結合分子としてクローニングされたCIZは強制発現することにより骨芽細胞(MC3T3E1)の分化の促進することが知られているBMPのアルカリフォスフォターゼ発現亢進に対する作用を抑制した。さらにI型コラーゲンの遺伝子発現についてもBMPの促進作用がCIZの強制発現により処置された。また、骨芽細胞に特異的に発現する分子であるオステオカルシンの遺伝子発現について検討したところ、CIZはBMPによるオステオカルシンの遺伝子発現亢進促進に対する機能を抑制した。以上の結果からさらに上位の転写因子に関する作用が考えられたため、BMPのCbfa1に対する作用を検討した結果Cbfa1の発現促進に対するBMPの作用をCIZが著明に抑制した。次にそのシグナルメカニズムを検討するためにBMPの下流にあるSmadのレスポンスエレメントを持つリポーターを用いてルシフェラーゼアッセイを行った。その結果、BMPはルシフェラーゼ活性を高め、さらにSmad1およびSmad5はこのレスポンスエレメント(GCCG×6)の活性を促進した。一方CIZの存在下ではBMPによるルシフェラーゼ活性促進作用が抑制され、さらにまたSmad1およびSmad5によるルシフェラーゼ活性促進効果に対してもCIZの強制発現がこれを抑制することからCIZの作用点はBMP作用の中で転写制御におけるSmadの役割をブロックすることにあると考えられた。さらに生理的な作用におけるBMPとCIZの関連を明らかにするために骨芽細胞様細胞を石灰化する条件で21日間に渡り培養した。この際、CIZが強制発現していない場合にはベーターグリセロリン酸とアスコルビン酸の存在下で石灰化がアリザリンレッド陽性の赤色の沈着物として多数観察されたのに対し、CIZを強制発現した骨芽細胞(MC3T3E1細胞)においてはその石灰化が著明に抑制された。以上の観察からBMPのシグナリングに際してCIZ蛋白が細胞内におけるそのシグナル抑止分子として機能することが明らかとなった。