Development of high predictive bone regeneration method applying quantitative control mechanism of osteoblast differentiation factor

应用成骨细胞分化因子定量控制机制开发高预测骨再生方法

• 批准号: 17H04396
• 负责人: 福島 秀文
• 金额: $ 10.9万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-01 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17H04396/
• 关键词: 骨代謝; ユビキチン; プロテアソーム; 骨芽細胞; Osterix

歯髄幹細胞からの予知性が高く制御可能な骨誘導法を確立するため、間葉系幹細胞から骨芽細胞への分化の際の必須転写因子であるOsterix制御に着目した。本研究では、ユビキチン・プロテアソームシステム (UPS) によるOsterixタンパク質の量的制御機構を明らかにし、歯髄幹細胞からの効率的で質の高い骨芽細胞分化の分子基盤の確立と骨再生への応用研究を目的として解析を行うこととした。解析は当初の研究計画に従い、UPSによるOsterixの量的制御機構の分子基盤の解明に焦点を当てた。はじめに間葉系幹細胞での Osterix制御におけるUPSの関与を探るため、骨芽細胞分化誘導刺激後のヒト骨髄由来間葉系幹細胞をプロテアソーム阻害剤MG132で処理したところ、Osterixタンパク質の安定化が観察された。次に、Osterix 分解に関わるE3同定のため、Osterix一次配列上から候補として推定されたE3のコンセンサス認識配列（デグロン）に類似した配列を選別し、その推定デグロン配列内に変異を導入した変異体を作製してタンパク質半減期を調べたところ、変異型Osterixの安定化が認められた。さらに、E3をノックダウンした細胞株において、Osterixタンパク質の安定化と細胞内での蓄積が見られたほか、293細胞内での相互作用の解析から、このE3は、同定したデグロン配列に直接結合することでOsterixのポリユビキチン化を行うことが明らかとなった。骨芽細胞分化のマスターレギュレーターであるOsterixのUPSによる量的制御機構の分子基盤を解明することは、骨芽細胞分化シグナルの制御に新たな知見を与えるほか、歯髄幹細胞を用いた顎骨再生医療における予知性の向上と骨再生の制御を効率化する上で重要であると考えられる。

为了建立高度可预测和可控的牙髓干细胞骨诱导方法，我们重点关注间充质干细胞分化为成骨细胞过程中必需的转录因子Osterix的调控。本研究阐明了泛素蛋白酶体系统（UPS）对Osterix蛋白的定量调控机制，建立了牙髓干细胞高效、高质量分化成骨细胞的分子基础，并将研究应用于骨再生。进行分析。按照原研究计划，分析重点是阐明UPS对Osterix定量控制机制的分子基础。首先，为了探讨 UPS 在 Osterix 调节间充质干细胞中的作用，我们在刺激后用蛋白酶体抑制剂 MG132 处理人骨髓间充质干细胞，诱导成骨细胞分化，并观察到 ​​Osterix 蛋白的稳定性。接下来，为了鉴定参与Osterix降解的E3，我们从Osterix一级序列中选择与预测为候选的E3共有识别序列（降解决定子）相似的序列，并通过在预测的降解决定子序列中引入突变来创建突变体。研究了蛋白质半衰期，发现突变体Osterix是稳定的。此外，在 E3 被敲低的细胞系中，观察到 Osterix 蛋白的稳定化和细胞内积累，并且对 293 细胞中的相互作用进行分析表明，该 E3 直接与已识别的降解决定子序列结合。这表明 Osterix 经历了多泛素化。通过UPS阐明成骨细胞分化的主调节因子Osterix的定量控制机制的分子基础，不仅将为成骨细胞分化信号的控制提供新的知识，而且也将有助于利用牙髓干的颌骨再生医学这被认为对于提高可预测性和更有效地控制骨再生很重要。

项目成果

Beth Israel Deaconess Medical Center(米国)

贝斯以色列女执事医疗中心（美国）

NOTCH2 Hajdu-Cheney Mutations Escape SCFFBW7-Dependent Proteolysis to Promote Osteoporosis.

NOTCH2 Hajdu-Cheney 突变逃避 SCFFBW7 依赖性蛋白水解作用，促进骨质疏松症。

• DOI: 10.1016/j.molcel.2017.10.018
• 发表时间: 2017
• 影响因子: 16
• 作者: Fukushima H; Shimizu K; Watahiki A; Hoshikawa S; Kosho T; Oba D; Sakano S; Arakaki M
• 通讯作者: Arakaki M

抗アポトーシスタンパク質MCL1の安定性制御におけるアセチル化の役割

乙酰化在调节抗凋亡蛋白 MCL1 稳定性中的作用

• 发表时间: 2017
• 作者: 清水 康平;犬塚 博之;福島 秀文;福本 敏
• 通讯作者: 福本 敏