Znanstvenici objašnjavaju ulogu određenog proteina u stvaranju stanica kritičnih za održavanje kostiju
Kronične bolesti kostiju i zglobova, poput osteoporoze i reumatoidnog artritisa, pogađaju milijune ljudi širom svijeta, posebno starije osobe, pogoršavajući njihovu kvalitetu života. Važan čimbenik obje ove bolesti je pretjerana aktivnost stanica koje otapaju kosti zvane osteoklasti. Osteoklasti nastaju diferencijacijom od određene vrste imunološke stanice koja se naziva makrofag, nakon čega stječu svoju novu ulogu u održavanju kostiju i zglobova: razbijanjem koštanog tkiva kako bi osteoblasti - druga vrsta stanica - mogli popraviti i preoblikovati koštani sustav .
Uopće su u ovu diferencijaciju uključena dva unutarćelijska procesa: prvo, transkripcija - u kojoj se od genetskih informacija u DNK stvara glasnička RNA (mRNA), a zatim translacija - u kojoj se informacije u mRNA dekodiraju kako bi proizvele proteine koji obavljaju određene funkcije u stanici. Od otkrića uloge određenog proteina zvanog RANKL u stvaranju osteoklasta, znanstvenici su riješili značajan dio zagonetke čiji stanični signalni putovi i transkripcijske mreže reguliraju stvaranje osteoklasta. Ipak, još uvijek treba razumjeti uključene stanične procese nakon transkripcije.
Sada su u novoj studiji objavljenoj u časopisu Biochemical and Biophysical Research Communications znanstvenici sa Sveučilišta znanosti u Tokiju u Japanu razotkrili ulogu proteina nazvanog Cpeb4 u ovom složenom procesu. Cpeb4 dio je porodice proteina koji se vežu za citoplazmatski poliadenilacijski element (CPEB), koji se vežu za RNA i reguliraju translacijsku aktivaciju i represiju, kao i mehanizme "alternativnog spajanja" koji proizvode proteinske inačice. Doktor Tadayoshi Hayata, koji je vodio studiju, objašnjava: „CPEB proteini sudjeluju u raznim biološkim procesima i bolestima, poput autizma, raka i diferencijacije crvenih krvnih stanica. Međutim, njihove funkcije u diferencijaciji osteoklasta nisu jasno poznate. Stoga smo proveli niz eksperimenata kako bismo karakterizirali protein iz ove obitelji, Cpeb4, koristeći stanične kulture mišjih makrofaga. "
U različitim provedenim eksperimentima s staničnim kulturama, makrofagi miševa stimulirani su RANKL-om da pokrenu diferencijaciju osteoklasta i praćen je razvoj kulture. Prvo su znanstvenici otkrili da se ekspresija gena Cpeb4, a posljedično i količina proteina Cpeb4, povećala tijekom diferencijacije osteoklasta. Zatim su imunofluorescentnom mikroskopijom vizualizirali promjene na položaju Cpeb4 unutar stanica. Otkrili su da se Cpeb4 premješta iz citoplazme u jezgre, dok istovremeno predstavlja specifične oblike (osteoklasti imaju tendenciju da se stope i tvore stanice s više jezgara). To ukazuje da se funkcija Cpeb4 povezana s diferencijacijom osteoklasta vjerojatno provodi unutar jezgri.
Da bi razumjeli kako stimulacija RANKL uzrokuje ovu relokalizaciju Cpeb4, znanstvenici su selektivno "inhibirali" ili potiskivali neke od proteina koji se uključuju "nizvodno" u unutarćelijske signalne puteve pokrenute stimulacijom. Identificirali su dva puta koja su neophodna za proces. Bez obzira na to, bit će potrebni daljnji eksperimenti kako bi se u potpunosti saznalo o slijedu događaja i svim uključenim proteinima.
Konačno, dr. Hayata i njegov tim pokazali su da je Cpeb4 prijeko potreban za stvaranje osteoklasta koristeći kulture makrofaga u kojima je Cpeb4 aktivno osiromašen. Stanice u tim kulturama nisu podvrgnute daljnjoj diferencijaciji da bi postale osteoklasti.
Zajedno, rezultati su odskočna daska za razumijevanje staničnih mehanizama koji sudjeluju u stvaranju osteoklasta. Doktor Hayata primjećuje: „Naša studija rasvjetljava važnu ulogu proteina Cpeb4 koji veže RNA kao pozitivnog„ influencera “diferencijacije osteoklasta. To nam daje bolje razumijevanje patoloških stanja bolesti kostiju i zglobova i može pridonijeti razvoju terapijskih strategija za glavne bolesti poput osteoporoze i reumatoidnog artritisa. " Nadamo se da će dublja razina razumijevanja stvaranja osteoklasta koju je omogućila ova studija u konačnici prevesti u poboljšanu kvalitetu života ljudi koji žive s bolnim bolestima kostiju i zglobova.
O sveučilištu u Tokiju
Sveučilište znanosti u Tokiju (TUS) dobro je poznato i cijenjeno sveučilište i najveće privatno istraživačko sveučilište specijalizirano za znanost u Japanu, s četiri kampusa u središnjem Tokiju i njegovim predgrađima te na Hokaidu. Osnovano 1881. godine, sveučilište je kontinuirano doprinosilo razvoju Japana u znanosti potičući ljubav prema znanosti istraživačima, tehničarima i nastavnicima.
S misijom "Stvaranje znanosti i tehnologije za skladan razvoj prirode, ljudi i društva", TUS je poduzeo širok spektar istraživanja od osnovne do primijenjene znanosti. TUS je prihvatio multidisciplinarni pristup istraživanju i poduzeo intenzivna istraživanja u nekim od najvažnijih današnjih područja. TUS je meritokracija u kojoj se prepoznaje i njeguje ono najbolje u znanosti. Jedino je privatno sveučilište u Japanu koje je iznjedrilo dobitnika Nobelove nagrade i jedino privatno sveučilište u Aziji koje je proizvelo dobitnike Nobelove nagrade u području prirodnih znanosti.
O izvanrednom profesoru Tadayoshi Hayati sa Sveučilišta znanosti u Tokiju
Od 2018. godine dr. Tadayoshi Hayata izvanredni je profesor i glavni istraživač na Odjelu za molekularnu farmakologiju Fakulteta farmaceutske znanosti Sveučilišta u Tokiju. Njegov se laboratorij fokusira na metabolizam kostiju, staničnu diferencijaciju, molekularnu farmakologiju i slična područja kako bi razumio prirodu bolesti kostiju i zglobova i pronašao terapijske ciljeve. Doktor Hayata povezan je s nekoliko japanskih društava i Američkim društvom za istraživanje kostiju i minerala. Objavio je preko 50 izvornih članaka i održao preko 150 izlaganja na akademskim konferencijama. Uz to, njegovo istraživanje o osteoporozi nekoliko je puta dopiralo do japanskih novina.
Informacije o financiranju
Ovu je studiju podržao JSPS KAKENHI [broj potpore 18K09053]; Nanken-Kyoten, TMDU (2019); Zaklada Nakatomi; Astellas podrška istraživanju; Pfizer akademski doprinos; Daiichi-Sankyo akademski doprinos; Akademski doprinos Teijin Pharma; Eli Lilly Japanski akademski doprinos; Otsuka Pharmaceutical Academic Contribution; Shionogi akademski doprinos; Chugai Pharmaceutical Academic Contribution.
