日本骨代謝学会

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骨芽細胞分化において非古典経路のWnt5aはWnt/β-cateninシグナルを促進する

Noncanonical Wnt5a enhances Wnt/β-catenin signaling during osteoblastogenesis.
著者:Okamoto M, Udagawa N, Uehara S, Maeda K, Yamashita T, Nakamichi Y, Kato H, Saito N, Minami Y, Takahashi N, Kobayashi Y.
雑誌:Sci Rep. 2014 Mar 27;4:4493. doi: 10.1038/srep04493
  • Wnt5a
  • Lrp5/6
  • 骨芽細胞分化

岡本 正則

論文サマリー

Wntは、β-cateninを介する古典経路とそれを介さない非古典経路を活性化する。古典経路は骨芽細胞分化を促進し、脂肪細胞への分化を抑制することが示されている。一方、非古典経路を活性化するWnt5aもPPARγによる転写を抑制することで脂肪細胞への分化を抑制し、骨芽細胞分化を促進する。これらの結果は古典経路と非古典経路が協調し、骨芽細胞の分化を調節することを示唆している。しかし、古典経路と非古典経路がどのように協調して骨芽細胞分化を調節するかは明らかでない。そこで本研究ではWnt5aの古典経路への作用に着目した。野生型マウスの頭蓋骨から採取した骨芽細胞系細胞(WT-POB)を石灰化培地で培養すると、Wnt5a、古典経路で重要な共受容体であるLrp5/6の発現が経時的に増加した。この時Wnt5aをknockdownするとLrp5/6の発現は低下した。さらにWnt5aノックアウトマウス由来の骨芽細胞系細胞(Wnt5aKO-POB)はWT-POBと比較してLrp5/6の発現が低下した。これらの結果から、Wnt5aがLrp5/6の発現を調節することが示唆された。Wnt5aKO-POBではLrp5/6の発現が低下した結果、古典経路活性が低下し、石灰化能も低下した。そしてWnt5aノックアウトマウスの骨組織におけるβ-cateninの発現も低下した。外因性のWnt5aは、低下したLrp5/6の発現、Wnt3a誘導性の古典経路活性、石灰化能を回復した。Lrp5の発現の効果を確認するため、Wnt5aKO-POBにLrp5を過剰発現させると、低下した古典経路活性、石灰化能が回復した。またWnt5aKO-POBは石灰化培地での培養でも一部脂肪細胞に分化するが、Lrp5の過剰発現はその脂肪細胞分化を抑制した。Wnt5aによるLrp5/6の発現調節機構を解明するため、共通するプロモーター領域としてSp1 binding siteに着目した。過去の報告からSp1 binding siteにはSp7も結合することが知られており、Chip Assayを行うとSp7の結合が確認された。Wnt5aはBMP-2誘導性のSp7の発現を促進し、Sp7の過剰発現はLrp5の発現を促進した。これによりWnt5aはBMP-2と協調してSp7の発現を促進し、Sp7を介してLrp5/6の発現を調節することが示唆された。これまでにHela細胞やHEK293細胞において、Wnt5aは古典経路を抑制することが報告されている。しかし骨芽細胞においては、Wnt5aはSp7を介してLrp5/6の発現を促進し、古典経路を活性化することで骨芽細胞分化を促進することが示唆された。

著者コメント

信州大学医学部運動機能学教室(整形外科)に入局してひたすら臨床にあけくれていた私は、加藤博之教授、齋藤直人教授のお誘いで、松本歯科大学総合歯科医学研究所にて骨代謝の研究を行う機会に恵まれました。当初は思うような結果も出ず逃げ出そうと考えたこともありましたが、高橋直之教授、小林泰浩先生、上原俊介先生の温かいご指導に救われなんとか結果を出すことができました。お世話になった先生方には大変感謝しております。現在は整形外科医として骨軟部腫瘍の治療を行っており、同時に骨腫瘍に対する基礎研究を行っています。手術、化学療法、放射線治療を組み合わせても、まだまだ救命できない骨軟部腫瘍の患者さんは多数存在し、基礎研究のさらなる発展が望まれています。今後は、基礎と臨床の両面から骨軟部腫瘍の研究に取り組みたいと考えています。(信州大学医学部附属病院整形外科・岡本 正則)

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