骨芽細胞におけるRANKL放出制御機構の解析

RANKLは、骨芽細胞に発現し、破骨細胞活性化を通じて生体における骨吸収レベルを制御する極めて重要なシグナル分子である。本研究においては、申請者らがin vitroでその重要性を初めて示したRANKL細胞内局在制御および細胞表面へのRANKL放出量調節機構が、生体レベルの骨代謝に与える影響の解析をする。骨芽細胞におけるRANKLの放出経路として、Rab27a/bとそのエフェクター分子Munc13-4が関与し細胞外刺激に依存的な放出経路を昨年度見いだし、本年度は、in vitro実験から示唆された別種の放出経路である刺激非依存的経路の分子機構解析、その生体レベルで骨代謝全体に与える影響の解析を行った。これまでの培養細胞を用いた解析からSynaptagmin like protein(Slp)1(別のRab27a/bのエフェクター分子)が刺激非依存的放出経路の関与することは示唆されたが、実際にSlp1ノックアウトマウスでは、骨量が増大し、このマウス由来の骨芽細胞は基底状態における細胞膜上でのRANKL発現量が減少することが確認され、骨芽細胞における刺激非依存的なRANKL輸送経路が生理的に重要な機能を持つと解釈しうる知見を見いだした。一方、Slp1およびMunc13-4の機能を共に欠失マウスの作成を行い、骨芽細胞におけるRANKL輸送が刺激依存・非依存的経路がともに遮断された状態の骨表現型の解析を試みた。マウスの作出は、Slp1ノックアウトマウスおよびMunc13-4の機能欠損マウスの交配により作出し、繁殖効率は極めて悪いものの、作出に成功した。現在までに確保できた個体数が少なく、解析は完了していないが、想定されるRANKL輸送経路がすべて遮断されていると想定されるにもかかわらず、RANKLノックアウトマウスにおいて観察される骨量の劇的増大歯観察されていない。このことから、骨芽細胞において他にRANKLを供給する機能が働き得る可能性、あるいはRANKLの供給源が骨芽細胞のみでは無い可能性が想定された。実際に、2011年にRANKLの供給源が骨細胞であるという最新の知見が報告された。今後、骨細胞におけるRANKL輸送機構と本研究で得た知見を包含した解析を行うことで、生理的に重要な機能を担うRANKL供給源、供給経路(細胞内輸送を含む)を同定でき、骨代謝の理解、創薬標的探索に貢献することが期待される。

RANKLは、骨芽細胞に発現し、破骨細胞活性化を通じて生体における骨吸収レベルを制御する極めて重要なシグナル分子である。本研究においては、申請者らがin vitroでその重要性を初めて示したRANKL細胞内局在制御および細胞表面へのRANKL放出量調節機構が、生体レベルの骨代謝に与える影響の解析をする。骨芽細胞におけるRANKLの放出経路として、Rab27a/bとそのエフェクター分子Munc13-4が関与し細胞外刺激に依存的な放出経路を昨年度見いだし、本年度は、in vitro実験から示唆された別種の放出経路である刺激非依存的経路の分子機構解析、その生体レベルで骨代謝全体に与える影響の解析を行った。これまでの培養細胞を用いた解析からSynaptagmin like protein(Slp)1(別のRab27a/bのエフェクター分子)が刺激非依存的放出経路の関与することは示唆されたが、実際にSlp1ノックアウトマウスでは、骨量が増大し、このマウス由来の骨芽細胞は基底状態における細胞膜上でのRANKL発現量が減少することが確認され、骨芽細胞における刺激非依存的なRANKL輸送経路が生理的に重要な機能を持つと解釈しうる知見を見いだした。一方、Slp1およびMunc13-4の機能を共に欠失マウスの作成を行い、骨芽細胞におけるRANKL輸送が刺激依存・非依存的経路がともに遮断された状態の骨表現型の解析を試みた。マウスの作出は、Slp1ノックアウトマウスおよびMunc13-4の機能欠損マウスの交配により作出し、繁殖効率は極めて悪いものの、作出に成功した。現在までに確保できた個体数が少なく、解析は完了していないが、想定されるRANKL輸送経路がすべて遮断されていると想定されるにもかかわらず、RANKLノックアウトマウスにおいて観察される骨量の劇的増大歯観察されていない。このことから、骨芽細胞において他にRANKLを供給する機能が働き得る可能性、あるいはRANKLの供給源が骨芽細胞のみでは無い可能性が想定された。実際に、2011年にRANKLの供給源が骨細胞であるという最新の知見が報告された。今後、骨細胞におけるRANKL輸送機構と本研究で得た知見を包含した解析を行うことで、生理的に重要な機能を担うRANKL供給源、供給経路(細胞内輸送を含む)を同定でき、骨代謝の理解、創薬標的探索に貢献することが期待される。