Role and regulatory mechanism of the stress-responsive protein Nupr1 in bone formation and bone aging

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加齢による骨量の減少は、高齢社のQOLにおいて大きな問題となっている。申請者らは、ストレス応答に関わる転写制御因子Nupr1遺伝子欠損（KO）マウスの解析から、Nupr1が骨形成や加齢による骨量減少と老化細胞の蓄積に関わることを見出した。Nupr1が骨細胞や一部の骨芽細胞で高く発現することから骨細胞の網羅的遺伝子発現比較解析を行ったところ、Nupr1 KOマウスの骨細胞でインスリン様成長因子（IGF）結合するタンパク質であるIGFBP6やHtrA1セリンプロテアーゼの発現が低下していた。IGFBP6やHtrA1はどちらも骨形成や老化に関連することが知られているが、RT-PCR法により野生型（WT）とNupr1KOマウスの骨細胞におけるIGFBP6とHtrA1の発現を調べたところ、特にHtrA1の発現がWTと比較し若齢と老齢KOマウスで顕著に低下することを見いだした。そこで、Nupr1の骨形成や老化細胞形成のメカニズムにどのようにHtrA1が関与するか解析を行った。HtrA1は初代骨芽細胞分化培養系において分化とともに発現が上昇したが、Nupr1KOマウスの骨芽細胞では分化初期よりその発現が低下しており、分化による発現上昇も見られなかった。Nupr1とHtrA1は骨芽細胞でTGFbetaの添加により発現が誘導されたが、Nupr1 KO骨芽細胞ではHtrA1は誘導されなかった。さらに、Nupr1KOマウスの骨芽細胞では分化で誘導されるSMAD1のリン酸化が顕著に亢進した。一方、過酸化水素を用いて骨芽細胞に酸化ストレスによる細胞老化を誘導したところ、Nupr1とHtrA1の両方の発現が誘導され、Nupr1を強発現するとHtrA1の発現が亢進した。これらのことより、Nupr1はHtrA1を介して、骨芽細胞の分化シグナルや老化細胞形成に関わることが考えられた。