Teadlased selgitavad teatud valgu rolli luude säilitamiseks kriitiliste rakkude genereerimisel
Kroonilised luu- ja liigesehaigused, nagu osteoporoos ja reumatoidartriit, mõjutavad kogu maailmas miljoneid inimesi, eriti vanureid, halvendades nende elukvaliteeti. Mõlema haiguse oluline tegur on luukude lahustavate rakkude, mida nimetatakse osteoklastideks, liigne aktiivsus. Osteoklastid moodustuvad diferentseerumisel teatud tüüpi immuunrakkudest, mida nimetatakse makrofaagideks, misjärel omandavad nad oma uue rolli luude ja liigeste hooldamisel: luukoe lagundamine, et osteoblastid - teist tüüpi rakud - saaksid luusüsteemi parandada ja ümber kujundada. .
Laias laastus on selles diferentseerumises osalenud kaks rakusisest protsessi: esiteks transkriptsioon - mille käigus luuakse DNA geneetilisest teabest messenger RNA (mRNA) - ja seejärel translatsioon - kus mRNA-s olev teave dekodeeritakse valkude tootmiseks täita lahtris konkreetseid funktsioone. Pärast konkreetse RANKL-nimelise valgu rolli avastamist osteoklastide moodustumisel on teadlased lahendanud märkimisväärse osa mõistatusest, mille raku signaalirajad ja transkriptsioonivõrgud reguleerivad osteoklastide teket. Sellegipoolest on veel vaja mõista transkriptsiooni järgseid rakulisi protsesse.
Nüüd selgitasid Jaapani Tokyo teadusülikooli teadlased Biochemical and Biophysical Research Communications'is avaldatud uues uuringus Cpeb4-nimelise valgu rolli selles keerulises protsessis. Cpeb4 on osa valkude perekonnast “tsütoplasma polüadenüleerivate elementide sidumine (CPEB)”, mis seonduvad RNA-ga ja reguleerivad translatsiooni aktivatsiooni ja represseerimist, samuti “alternatiivsed splaissingu” mehhanismid, mis toodavad valgu variante. Uuringut juhtinud dr Tadayoshi Hayata selgitab: „CPEB-valgud on seotud erinevate bioloogiliste protsesside ja haigustega, nagu autism, vähk ja punaste vereliblede diferentseerumine. Kuid nende funktsioonid osteoklastide diferentseerimisel pole selgelt teada. Seetõttu viisime läbi hiiremakrofaagide rakukultuuride abil katsejada, et iseloomustada selle perekonna valku Cpeb4. "
Erinevates läbi viidud rakukultuuride katsetes stimuleeriti RANKL-iga hiire makrofaage osteoklastide diferentseerumise käivitamiseks ja jälgiti kultuuri arengut. Esiteks leidsid teadlased, et Cpeb4 geeni ekspressioon ja sellest tulenevalt Cpeb4 valgu kogus osteoklastide diferentseerumise ajal suurenes. Seejärel visualiseerisid nad immunofluorestsentsmikroskoopia abil muutused Cpeb4 asukohas rakkudes. Nad leidsid, et Cpeb4 liigub tsütoplasmast tuumadesse, esitades samal ajal spetsiifilisi kujundeid (osteoklastid kipuvad kokku sulanduma ja moodustavad mitme tuumaga rakke). See näitab, et osteoklastide diferentseerumisega seotud Cpeb4 funktsioon toimub tõenäoliselt tuumade sees.
Et mõista, kuidas RANKL-i stimulatsioon põhjustab seda Cpeb4 ümberpaigutamist, teadlased selektiivselt "pärssisid" või represseerivad mõningaid valke, mis osalevad stimulatsiooni käivitatud rakusisestes signaaliradades "allavoolu". Nad tegid kindlaks kaks protsessi jaoks vajalikku rada. Sellegipoolest on vaja täiendavaid katseid, et täielikult teada saada toimuvate sündmuste järjestusest ja kõigist kaasatud valkudest.
Lõpuks näitas dr Hayata ja tema meeskond, et Cpeb4 on absoluutselt vajalik osteoklastide moodustamiseks, kasutades makrofaagikultuure, kus Cpeb4 oli aktiivselt ammendatud. Nendes kultuurides olevad rakud ei muutunud osteoklastideks muutumisel täiendavalt diferentseerunud.
Kokkuvõttes on tulemused sammuks osteoklastide moodustumisega seotud rakumehhanismide mõistmisel. Dr Hayata märkused: „Meie uuring valgustab RNA-d siduva valgu Cpeb4 olulist rolli osteoklastide diferentseerumise positiivse mõjutajana. See võimaldab meil paremini mõista luu- ja liigesehaiguste patoloogilisi seisundeid ning võib aidata välja töötada ravistrateegiaid selliste peamiste haiguste puhul nagu osteoporoos ja reumatoidartriit. ” Loodetavasti annab selle uuringu hõlbustatud osteoklastide põlvkonna mõistmise sügavam tase lõpuks valulike luu- ja liigesehaigustega inimeste elukvaliteedi paranemise.
Tokyo teaduse ülikoolist
Tokyo teaduse ülikool (TUS) on tuntud ja austatud ülikool ning Jaapani suurim teadusele spetsialiseerunud eraõiguslik ülikool, millel on neli ülikoolilinnakut Tokyo kesklinnas ja selle äärelinnas ning Hokkaidos. 1881. aastal asutatud ülikool on pidevalt aidanud kaasa Jaapani arengule teaduses, kutsudes teadlastesse, tehnikutesse ja koolitajatesse armastust teaduse vastu.
Missiooniga „Looduse, inimeste ja ühiskonna harmooniliseks arenguks teaduse ja tehnoloogia loomine“ on TUS teinud laia valikut uurimusi alusteadusest rakendusteaduseni. TUS on omaks võtnud multidistsiplinaarse lähenemise teadusuuringutele ja teinud intensiivseid uuringuid mõnes tänapäeva kõige olulisemas valdkonnas. TUS on meritokraatia, kus teaduse parimat tunnustatakse ja kasvatatakse. See on ainus Jaapani eraülikool, mis on välja töötanud Nobeli preemia laureaadi, ja ainus eraülikool Aasias, kus loodusteaduste valdkonnas on saadud Nobeli preemia laureaate.
Tokyo teadusülikooli dotsent Tadayoshi Hayata kohta
Alates 2018. aastast on dr Tadayoshi Hayata Tokyo teadusülikooli farmaatsiateaduskonna molekulaarfarmakoloogia osakonna dotsent ja juhtivteadur. Tema labor keskendub luu ainevahetusele, rakkude diferentseerumisele, molekulaarsele farmakoloogiale ja muudele sarnastele valdkondadele, et mõista luu- ja liigesehaiguste olemust ning leida terapeutilisi sihtmärke. Dr Hayata on seotud mitmete Jaapani seltside ning Ameerika luu- ja mineraaliuuringute ühinguga. Ta on avaldanud üle 50 originaalartikli ja pidanud üle 150 ettekande akadeemilistel konverentsidel. Lisaks on tema osteoporoosi uuringud jõudnud mitu korda Jaapani ajalehtedesse.
Rahastamine
Seda uuringut toetas JSPS KAKENHI [toetuse number 18K09053]; Nanken-Kyoten, TMDU (2019); Nakatomi fond; Astellase uurimistugi; Pfizeri akadeemiline kaastöö; Daiichi-Sankyo akadeemiline kaastöö; Teijin Pharma akadeemiline kaastöö; Eli Lilly Jaapani akadeemiline kaastöö; Otsuka farmaatsia akadeemiline kaastöö; Shionogi akadeemiline kaastöö; Chugai farmaatsia akadeemiline kaastöö.
MIDA SELLEST ARTIKLIst ÄRA VÕTTA:
- Since the discovery of the role of a particular protein called RANKL in osteoclast formation, scientists have solved a considerable portion of the puzzle of which cell signaling pathways and transcription networks regulate osteoclast generation.
- first, transcription—in which a messenger RNA (mRNA) is created from the genetic information in DNA—and then, translation—in which the information in the mRNA is decoded to produce proteins that perform specific functions in the cell.
- Now, in a new study published in Biochemical and Biophysical Research Communications, scientists at Tokyo University of Science, Japan, unraveled the role of a protein called Cpeb4 in this complex process.
