Vedci vysvetľujú úlohu určitého proteínu pri vytváraní buniek kritických pre udržanie kostí
Chronické ochorenia kostí a kĺbov, ako je osteoporóza a reumatoidná artritída, postihujú milióny ľudí na celom svete, najmä starších ľudí, čím znižujú kvalitu ich života. Dôležitým faktorom pri oboch týchto ochoreniach je nadmerná aktivita buniek rozpúšťajúcich kosti nazývaných osteoklasty. Osteoklasty sa tvoria diferenciáciou z určitého typu imunitných buniek nazývaných makrofágy, po ktorých získajú svoju novú úlohu pri udržiavaní kostí a kĺbov: rozkladajú kostné tkanivo, čo umožňuje osteoblastom – inému typu buniek – opraviť a prerobiť kostrový systém. .
Vo všeobecnosti sa na tejto diferenciácii podieľajú dva vnútrobunkové procesy: po prvé, transkripcia – pri ktorej sa z genetickej informácie v DNA vytvorí messenger RNA (mRNA), a potom translácia – pri ktorej sa informácie v mRNA dekódujú, aby sa vytvorili proteíny, ktoré vykonávať špecifické funkcie v bunke. Od objavu úlohy konkrétneho proteínu nazývaného RANKL pri tvorbe osteoklastov vedci vyriešili značnú časť hádanky, ktorej bunkové signálne dráhy a transkripčné siete regulujú tvorbu osteoklastov. Napriek tomu je potrebné pochopiť post-transkripčné bunkové procesy.
Teraz, v novej štúdii publikovanej v Biochemical and Biophysical Research Communications, vedci z Tokyo University of Science v Japonsku odhalili úlohu proteínu nazývaného Cpeb4 v tomto komplexnom procese. Cpeb4 je súčasťou rodiny proteínov „cytoplazmatických polyadenylačných prvkov viažucich (CPEB)“, ktoré sa viažu na RNA a regulujú translačnú aktiváciu a represiu, ako aj mechanizmy „alternatívneho zostrihu“, ktoré produkujú proteínové varianty. Dr Tadayoshi Hayata, ktorý viedol štúdiu, vysvetľuje: „Proteíny CPEB sa podieľajú na rôznych biologických procesoch a chorobách, ako je autizmus, rakovina a diferenciácia červených krviniek. Ich funkcie pri diferenciácii osteoklastov však nie sú jasne známe. Preto sme vykonali sériu experimentov na charakterizáciu proteínu z tejto rodiny, Cpeb4, pomocou bunkových kultúr myších makrofágov.
V rôznych uskutočnených experimentoch s bunkovou kultúrou boli myšie makrofágy stimulované RANKL, aby sa spustila diferenciácia osteoklastov a bol monitorovaný vývoj kultúry. Po prvé, vedci zistili, že expresia génu Cpeb4 a následne množstvo proteínu Cpeb4 sa zvýšilo počas diferenciácie osteoklastov. Potom pomocou imunofluorescenčnej mikroskopie vizualizovali zmeny v umiestnení Cpeb4 v bunkách. Zistili, že Cpeb4 sa presúva z cytoplazmy do jadier, pričom má špecifické tvary (osteoklasty majú tendenciu spájať sa a vytvárať bunky s viacerými jadrami). To naznačuje, že funkcia Cpeb4 spojená s diferenciáciou osteoklastov sa pravdepodobne vykonáva vo vnútri jadier.
Aby sme pochopili, ako stimulácia RANKL spôsobuje túto relokalizáciu Cpeb4, vedci selektívne „inhibovali“ alebo potláčali niektoré proteíny, ktoré sa zapájajú „downstream“ do vnútrobunkových signálnych dráh vyvolaných stimuláciou. Identifikovali dve cesty ako nevyhnutné pre tento proces. Napriek tomu budú potrebné ďalšie experimenty, aby sme sa úplne dozvedeli o slede udalostí, ktoré sa odohrávajú, a všetkých zahrnutých proteínoch.
Nakoniec doktor Hayata a jeho tím preukázali, že Cpeb4 je absolútne nevyhnutný na tvorbu osteoklastov pomocou kultúr makrofágov, v ktorých bol Cpeb4 aktívne vyčerpaný. Bunky v týchto kultúrach nepodliehali ďalšej diferenciácii, aby sa z nich stali osteoklasty.
Celkovo sú výsledky odrazovým mostíkom k pochopeniu bunkových mechanizmov zapojených do tvorby osteoklastov. Dr Hayata poznamenáva: „Naša štúdia vrhá svetlo na dôležitú úlohu proteínu Cpeb4 viažuceho RNA ako pozitívneho „ovplyvňovača“ diferenciácie osteoklastov. To nám umožňuje lepšie pochopiť patologické stavy chorôb kostí a kĺbov a môže prispieť k rozvoju terapeutických stratégií pre hlavné choroby, ako je osteoporóza a reumatoidná artritída. Dúfajme, že hlbšia úroveň pochopenia generácie osteoklastov uľahčená touto štúdiou sa nakoniec premietne do zlepšenia kvality života ľudí žijúcich s bolestivými ochoreniami kostí a kĺbov.
O Tokijskej vedeckej univerzite
Tokijská vedecká univerzita (TUS) je známa a rešpektovaná univerzita a najväčšia vedecko-špecializovaná súkromná výskumná univerzita v Japonsku so štyrmi kampusmi v centre Tokia a na jeho predmestiach a na Hokkaide. Univerzita, ktorá bola založená v roku 1881, nepretržite prispieva k rozvoju Japonska v oblasti vedy prostredníctvom vštepovania lásky k vede výskumníkom, technikom a pedagógom.
S misiou „Vytváranie vedy a techniky pre harmonický rozvoj prírody, ľudí a spoločnosti“ TUS uskutočnila širokú škálu výskumu od základnej po aplikovanú vedu. TUS prijala multidisciplinárny prístup k výskumu a uskutočnila intenzívne štúdium v niektorých z najdôležitejších oblastí súčasnosti. TUS je meritokracia, pri ktorej sa uznávajú a starajú o najlepšie vedecké poznatky. Je to jediná súkromná univerzita v Japonsku, ktorá získala držiteľa Nobelovej ceny, a jediná súkromná univerzita v Ázii, ktorá získala držiteľa Nobelovej ceny v oblasti prírodných vied.
O docentovi Tadayoshi Hayata z Tokijskej univerzity vedy
Od roku 2018 je Dr Tadayoshi Hayata docentom a hlavným riešiteľom na Katedre molekulárnej farmakológie Fakulty farmaceutických vied na Tokijskej vedeckej univerzite. Jeho laboratórium sa zameriava na metabolizmus kostí, bunkovú diferenciáciu, molekulárnu farmakológiu a podobné oblasti, aby pochopil podstatu chorôb kostí a kĺbov a našiel terapeutické ciele. Dr Hayata je pridružený k niekoľkým japonským spoločnostiam a Americkej spoločnosti pre výskum kostí a minerálov. Publikoval viac ako 50 pôvodných článkov a predniesol viac ako 150 prezentácií na akademických konferenciách. Jeho výskum osteoporózy sa navyše niekoľkokrát dostal do japonských novín.
Informácie o financovaní
Túto štúdiu podporila spoločnosť JSPS KAKENHI [číslo grantu 18K09053]; Nanken-Kyoten, TMDU (2019); Nadácia Nakatomi; Podpora výskumu Astellas; Akademický príspevok spoločnosti Pfizer; Akademický príspevok Daiichi-Sankyo; Akademický príspevok Teijin Pharma; Akademický príspevok Eli Lilly Japan; Farmaceutický akademický príspevok Otsuka; Akademický príspevok Shionogi; Farmaceutický akademický príspevok Chugai.
