軟骨内骨化制御因子cGK2の分子シグナルの解明と骨軟骨再生医療に向けての機能解析

软骨内骨化调节因子cGK2的分子信号阐明及骨软骨再生医学的功能分析

• 批准号: 17591552
• 负责人: 村上 元昭
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17591552/
• 关键词: cyclic GMP; 軟骨; 再生医療; 軟骨内骨化; 軟骨分化; cGKII

cGKllは、ヒトにおいてもマウスにおいても骨成長に重要であることが知られているCNP/cGMPシグナルの下流に位置するキナーゼであり、そのキナーゼ活性を喪失した自然発症型変異ラットKMlは軟骨細胞の肥大分化障害によって四肢短縮を呈する。cGKllの標的遺伝子の同定する研究では、軟骨肥大化関連分子の中からcGKllのリン酸化標的をスクリーニングしたところ、古典的Wntシグナル関連分子であるglycogen synthase kinase-3β(GSK3β)が強力にリン酸化されその活性が抑制された。軟骨細胞株ATDC5にcGKllを過剰発現した場合も、GSK3β活性阻害剤であるLiClを添加した場合もCOL10の発現は強力に誘導されたが、cGKllによってリン酸化を受けない恒常活性変異型GSK3β(GSK3βS9A)を共発現させるとcGKllによる肥大分化は抑制された。また、cGKll過剰発現はβ-cateninの分解を抑制して核内への移行を誘導し、同時にTCF promoter活性を上昇させたが、これらはすべてGSK3βS9Aの共発現によって回復した。続いてcGKll欠損マウス(cGKll-/-)の骨軟骨を解析すると、軟骨細胞肥大化の障害による成長板の増高と四肢の短縮が見られた。一方、GSK3β-/-マウスは胎生致死であったがGSK3β+/-マウスは正常に成長した。そこでcGKll-/-にGSK3β+/-マウスを交配してダブルノックアウトマウス(cGKll-/-;GSK3β+/-)を作出したところ、cGKll-/-の成長板増高と成長障害が有意に改善された。cGKllはGSK3βをリン酸化・不活化することによって古典的Wntシグナルを活性化し、生体内での成長板軟骨細胞の肥大化による骨成長を制御していることが示された。軟骨分化におけるCNPシグナルとWntシグナル間の分子ネットワークの存在が明らかとなった。本研究は国内外の学会で発表し、高い評価を受けた(日本骨代謝学会優秀演題賞、米国骨代謝学会Young Investigator Award、豪州ニュージーランド骨代謝学会Outstanding Abstract AwardおよびYoung Investigator Award)。軟骨特異的cGKllコンデイショナルノックアウトマウスおよび軟骨特異的cGKllトランスジェニックマウスの作出については、ターゲテイングベクターはすでに構築済みであり、現在cGKll floxマウスおよびcGKllトランスジェニックマウスを作出中である。

cGKll is important for bone growth, and it is known that CNP/cGMP is located downstream of the cell. Loss of activity is a natural symptom of chondrocyte hypertrophy and differentiation. The identification of cGKl target genes has been studied. The classical Wnt target gene, glycogen synthase kinase-3β(GSK3 β), is a potent inhibitor of the activity of cGKll target genes in cartilage hypertrophy. Chondrocyte strain ATDC5 showed strong induction of cGKl and inhibition of hypertrophic differentiation of GSK3β(GSK3β S9A) by addition of LiCl. In addition, cGK11 protein expression was inhibited by β-catenin degradation, and TCF promoter activity was increased. CGKll deficiency in cartilage analysis, chondrocyte hypertrophy, and shortening of limbs GSK3 β-/- cGKll-/-GSK3 β +/- cGKll is activated by GSK3 β, which inhibits bone growth by activating classical Wnt cells and hypertrophic chondrocytes in vivo. Cartilaginous differentiation is the result of molecular biology. This study received outstanding and high evaluation from both domestic and international societies (Outstanding Abstract Award of Japan Society of Bone Metabolism, Young Investigator Award of American Society of Bone Metabolism, Outstanding Abstract Award of Haozhou Society of Bone Metabolism and Young Investigator Award). CGKll flox is now available in the CGKll flox.

项目成果

Involvement of cyclic guanosine monophosphate-dependent protein kinase II in chondrocyte hypertrophy during endochondral ossification

• DOI: 10.3109/s10165-005-0436-4
• 发表时间: 2005-12
• 期刊: Modern Rheumatology
• 影响因子: 2.2
• 作者: F. Kugimiya;H. Chikuda;Satoru Kamekura;T. Ikeda;K. Hoshi;T. Ogasawara;Kozo Nakamura;U. Chung;H. Kawaguchi