Protocadherin 7 and Osteoclast Maturation

原钙粘蛋白 7 和破骨细胞成熟

• 批准号: 10206010
• 负责人: YONGWON CHOI
• 金额: $ 34.68万
• 依托单位: UNIVERSITY OF PENNSYLVANIA
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 2020-07-01 至 2025-06-30
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/10206010
• 关键词: Actins; Address; Adhesions; Affect; Antibodies; Biological Assay; Biological Markers; Biological Process; Biology; Bone Marrow; Bone Marrow Cells; CD 200; Cadherins; Calcium; Cell Adhesion; Cell Adhesion Molecules; Cell Communication; Cell Maturation; Cells; Chemicals; Chimera organism; Coupled; Cytoplasmic Tail; Data; Disease; Dyes; Exhibits; Extracellular Domain; Fibronectins; Genes; Hematopoietic; Homeostasis; Immune response; In Vitro; Inflammation; Inflammatory; Inflammatory Response; Integrins; Label; Ligature; Measures; Mediating; Mediator of activation protein; Membrane; Mesenchymal; Modeling; Molecular; Mononuclear; Mus; Oncoproteins; Osteoblasts; Osteoclasts; Osteogenesis; Pathologic; Pathology; Pathway interactions; Patients; Periodontitis; Physiological; Physiological Processes; Protein Family; Protein Isoforms; Protein phosphatase; Proteins; Publishing; Regulation; Role; Screening Result; Signal Pathway; Signal Transduction; Slice; Small Interfering RNA; Stains; Stimulus; TNFSF11 gene; Testing; Tracer; Vesicle; Work; bisphosphonate; bone; bone loss; bone strength; cell motility; improved; in vivo; inflammatory bone loss; inhibitor/antagonist; interest; knock-down; lipophilicity; member; microCT; molecular marker; osteoclastogenesis; receptor; rho GTP-Binding Proteins; screening; side effect; therapeutic target; trafficking

Inflammation  is  known  to  cause  bone  destruction  by  excessive  osteoclast  (OC)  activity  in  patients  with  inflammatory  diseases,  such  as  periodontitis.  To  address  the  underlying  causes  of  such  inflammation-­related  bone  loss,  it  is  important  to  understand  how  the  cellular  and  molecular  mechanisms  of  bone  homeostasis  maintained by bone-­forming osteoblasts (OBs) and bone-­resorbing OCs are perturbed by inflammatory stimuli.  Targeting  OC  maturation  rather  than  differentiation  is  of  particular  interest  and  provides  an  added  benefit  of  avoiding  unintentionally  inhibiting  new  bone  formation.  However,  identifying  promising  therapeutic  targets  of  OC  maturation  will  require  greater  understanding  of  its  mechanisms  of  regulation.  Cell  adhesion  is  a  physiologic  process  critical  to  both  OC  maturation  and  its  hallmark  feature,  multinucleation.  In  the  course  of  screening  potential  genes  that  regulate  OC  maturation  in  vitro,  we  identified  a  cell  adhesion-­related  gene,  Pcdh7,  a  protocadherin  member  of  the  cadherin  superfamily.  We  have  now  generated  Pcdh7-­/-­  mice  for  the  purpose  of  further  studying  Pcdh7  in  OC  maturation  and  inflammatory  responses,  and  therefore  propose  the  following  specific  aims:  1.  Investigate  the  role  of  Pcdh7  in  OC  differentiation,  function,  and  inflammatory  bone  loss. We will employ Pcdh7-­/-­ bone marrow (BM) cells to examine expression of known biological markers and  cell  biological  functions,  including  adhesion,  motility,  actin  ring  formation,  ruffled  border  formation,  and  vesicle  trafficking. Pcdh7floxed mice and BM chimeras will be generated for the purpose of more precisely interrogating  OC-­ versus OB-­specific (or other) Pcdh7 functions in the context of bone homeostasis. These mice will also be  employed  to  confirm  the  importance  of  OC-­expressed  Pcdh7  in  the  context  of  inflammatory  bone  loss  and  immune  responses  that  occur  after  LPS  treatment  or  ligature-­induced  periodontitis.  Together,  these  studies  should  elucidate  the  cell-­specific  roles  of  Pcdh7  in  OC  maturation  and  pathologic  bone  loss.  2.  Investigate  mechanisms of Pcdh7 molecular function within OC biology. To investigate how OC-­expressed Pcdh7 protein  regulates  cell  adhesion  and/or  signal  transduction,  we  will  test  a  four-­step  model.  For  each  step,  we  will  test  OC  maturation,  cell  adhesion,  and  activation  of  signaling  pathways,  and  will  employ  both  physiologically-­ activated and hCD3-­inducible retroviral (RV) Pcdh7 constructs. First, we will test whether Pcdh7 mediates cell-­ cell  interactions  that  activate  Pcdh7  intracellular  signaling  by  separately  track  WT  and  Pcdh7-­/-­  OCs  in  mixed  heterotypic  OC  cultures.  Second,  we  will  test  the  effects  of  cytoplasmic  domain  truncation  isoforms  of  Pcdh7  by  assaying  physiologic  expression  in  OCs  and  then  by  RV-­expressing  isoforms  in  OCs.  Third,  we  will  test  whether and, if so, how Pcdh7 mediates intracellular signaling via the oncoprotein SET. Fourth, we will employ  siRNA  and  chemical  inhibitors  to  test  the  relative  contributions  of  Pcdh7-­dependent  activation  of  various  signaling pathways to Pcdh7-­mediated OC adhesion and maturation. Together, these studies will improve our  understanding of the function of Pcdh7 protein generally, and more specifically, how it controls OC maturation.

已知炎症会因破骨细胞 (OC) 活性过高而导致骨质破坏  炎症性疾病，例如牙周炎。  解决此类炎症相关的根本原因  骨质流失，了解骨稳态的细胞和分子机制非常重要  由成骨细胞 (OB) 维持，骨吸收 OC 则受到炎症刺激的干扰。  以 OC 成熟为目标而不是分化是特别令人感兴趣的，并且提供了额外的好处  避免无意中抑制新骨的形成。  然而，确定有希望的治疗靶点  OC 的成熟需要对其调节机制有更多的了解。  细胞粘附是  生理过程对于 OC 成熟及其标志性特征（多核）至关重要。  在此过程中  筛选体外调节 OC 成熟的潜在基因，我们鉴定了细胞粘附相关基因，  Pcdh7，钙粘蛋白超家族的原钙粘蛋白成员。  我们现在已经生成了 Pcdh7-/- 小鼠  进一步研究 Pcdh7 在 OC 成熟和炎症反应中的目的，因此提出  以下具体目标： 1. 研究 Pcdh7 在 OC 分化、功能和炎症骨中的作用  损失。 我们将使用 Pcdh7-/- 骨髓 (BM) 细胞来检查已知生物标志物的表达并  细胞生物学功能，包括粘附、运动、肌动蛋白环形成、褶皱边界形成和囊泡  贩运。 将生成 Pcdh7floxed 小鼠和 BM 嵌合体，以便更精确地进行询问  OC 与 OB 特异性（或其他）Pcdh7 在骨稳态中发挥作用。 这些老鼠也将  用于确认 OC 表达的 Pcdh7 在炎症性骨质流失情况下的重要性和  LPS 治疗或结扎引起的牙周炎后发生的免疫反应。  这些研究一起  应阐明 Pcdh7 在 OC 成熟和病理性骨丢失中的细胞特异性作用。  2. 调查  OC 生物学中 Pcdh7 分子功能的机制。 研究 OC 如何表达 Pcdh7 蛋白  调节细胞粘附和/或信号转导，我们将测试一个四步模型。  对于每一步，我们都会测试  OC 的成熟、细胞粘附和信号传导途径的激活，并且将采用生理学- 激活的和 hCD3 诱导的逆转录病毒 (RV) Pcdh7 构建体。 首先，我们将测试 Pcdh7 是否介导细胞- 通过单独跟踪混合中的 WT 和 Pcdh7-/- OC，激活 Pcdh7 细胞内信号传导的细胞相互作用  异型 OC 培养物。  其次，我们将测试 Pcdh7 细胞质结构域截短亚型的影响  通过分析 OC 中的生理表达，然后通过 OC 中表达 RV 的异构体进行分析。  第三，我们将测试  是否，如果是，Pcdh7 如何通过癌蛋白 SET 介导细胞内信号传导。 第四，我们将雇用  siRNA 和化学抑制剂，用于测试各种 Pcdh7 依赖性激活的相对贡献  Pcdh7 介导的 OC 粘附和成熟的信号通路。 总之，这些研究将改善我们的  了解 Pcdh7 蛋白的总体功能，更具体地说，了解它如何控制 OC 成熟。