Хронични заболявания на костите и ставите: Учените обясняват

Хронични заболявания на костите и ставите: Учените обясняват
кост
Аватар на Юрген Т Щайнмец
Написано от Юрген Т Щайнмет

Учените обясняват ролята на определен протеин в генерирането на клетки, критични за поддържането на костите

Хроничните заболявания на костите и ставите, като остеопороза и ревматоиден артрит, засягат милиони хора по света, особено възрастните хора, влошавайки качеството им на живот. Важен фактор и при двете заболявания е прекомерната активност на разтварящите костите клетки, наречени остеокласти. Остеокластите се образуват чрез диференциация от определен тип имунни клетки, наречени макрофаги, след което те придобиват новата си роля в поддържането на костите и ставите: разграждане на костната тъкан, за да позволи на остеобластите - друг тип клетки - да възстановят и ремоделират костната система .

Най-общо в тази диференциация участват два вътреклетъчни процеса: първо, транскрипция - при която се създава пратеник РНК (mRNA) от генетичната информация в ДНК - и след това транслация, при която информацията в mRNA се декодира, за да произведе протеини, които изпълняват специфични функции в клетката. След откриването на ролята на определен протеин, наречен RANKL, за образуването на остеокласти, учените са решили значителна част от пъзела, чиито клетъчни сигнални пътища и транскрипционни мрежи регулират генерирането на остеокласти. И все пак, засегнатите клетъчни процеси след транскрипцията остават да се разберат.

Сега, в ново проучване, публикувано в Biochemical and Biophysical Research Communications, учени от Токийския университет на науката, Япония, разкриха ролята на протеин, наречен Cpeb4, в този сложен процес. Cpeb4 е част от семейството на протеините „свързване на цитоплазмен полиаденилиращ елемент (CPEB)“, които се свързват с РНК и регулират транслационното активиране и репресия, както и механизми за „алтернативно сплайсинг“, които произвеждат протеинови варианти. Д-р Tadayoshi Hayata, който ръководи проучването, обяснява: „Протеините CPEB са замесени в различни биологични процеси и заболявания, като аутизъм, рак и диференциация на червените кръвни клетки. Техните функции при диференциацията на остеокластите обаче не са ясно известни. Затова проведохме поредица от експерименти, за да характеризираме протеин от това семейство, Cpeb4, използвайки клетъчни култури от миши макрофаги. "

В проведените различни експерименти с клетъчни култури, миши макрофаги са стимулирани с RANKL, за да предизвикат диференциация на остеокластите и еволюцията на културата е проследена. Първо, учените установиха, че експресията на гена Cpeb4 и съответно количеството на протеин Cpeb4 се увеличава по време на диференциацията на остеокластите. След това чрез имунофлуоресцентна микроскопия те визуализираха промените в местоположението на Cpeb4 в клетките. Те откриха, че Cpeb4 се премества от цитоплазмата в ядра, като същевременно представя специфични форми (остеокластите са склонни да се слеят заедно и да образуват клетки с множество ядра). Това показва, че функцията на Cpeb4, свързана с диференциацията на остеокластите, вероятно се осъществява вътре в ядрата.

За да разберат как RANKL стимулацията причинява тази релокализация на Cpeb4, учените избирателно „инхибират“ или потискат някои от протеините, които се включват „надолу по веригата“ във вътреклетъчните сигнални пътища, предизвикани от стимулацията. Те идентифицираха два пътя, необходими за процеса. Независимо от това ще са необходими допълнителни експерименти, за да се научи напълно за последователността на събитията, които се случват, и за всички участващи протеини.

И накрая, д-р Hayata и неговият екип демонстрираха, че Cpeb4 е абсолютно необходим за формирането на остеокласти, използвайки макрофагични култури, в които Cpeb4 е активно изчерпан. Клетките в тези култури не се подлагат на по-нататъшна диференциация, за да се превърнат в остеокласти.

Взети заедно, резултатите са стъпка към разбирането на клетъчните механизми, участващи в образуването на остеокласти. Д-р Hayata отбелязва: „Нашето проучване хвърля светлина върху важната роля на РНК-свързващия протеин Cpeb4 като положителен„ влиятел “на диференциацията на остеокластите. Това ни дава по-добро разбиране за патологичните състояния на костни и ставни заболявания и може да допринесе за разработването на терапевтични стратегии за основни заболявания като остеопороза и ревматоиден артрит. " Надяваме се, че по-дълбокото разбиране на генерирането на остеокласти, улеснено от това проучване, в крайна сметка ще се превърне в подобрено качество на живот за хората, живеещи с болезнени костни и ставни заболявания.

За Токийския университет на науките
Токийският университет на науките (TUS) е добре познат и уважаван университет и най-големият специализиран в областта на науките частен изследователски университет в Япония, с четири кампуса в централната част на Токио и неговите предградия и в Хокайдо. Създаден през 1881 г., университетът непрекъснато допринася за развитието на Япония в науката чрез възпитаване на любовта към науката у изследователи, техници и преподаватели.
С мисия „Създаване на наука и технологии за хармонично развитие на природата, хората и обществото“, TUS предприе широк спектър от изследвания до основни до приложни науки. TUS възприе мултидисциплинарен подход към научните изследвания и предприе интензивно проучване в някои от най-важните днешни области. TUS е меритокрация, където най-доброто в науката се признава и възпитава. Това е единственият частен университет в Япония, който е носител на Нобелова награда и единственият частен университет в Азия, който произвежда носители на Нобелова награда в областта на природните науки.

За доцент Тадайоши Хаята от Токийския университет на науката
От 2018 г. д-р Тадайоши Хаята е доцент и главен изследовател в Катедрата по молекулярна фармакология на Факултета по фармацевтични науки към Токийския университет по наука. Неговата лаборатория се фокусира върху костния метаболизъм, клетъчната диференциация, молекулярната фармакология и подобни области, за да разбере същността на костните и ставни заболявания и да намери терапевтични цели. Д-р Hayata е свързан с няколко японски общества и Американското общество за изследване на костите и минералите. Публикува над 50 оригинални статии и изнесе над 150 презентации на академични конференции. Освен това изследванията му за остеопорозата няколко пъти стигат до японски вестници.

Информация за финансиране
Това проучване беше подкрепено от JSPS KAKENHI [номер на безвъзмездна помощ 18K09053]; Nanken-Kyoten, TMDU (2019); фондация Nakatomi; Изследователска подкрепа на Astellas; Академичен принос на Pfizer; Академичен принос на Daiichi-Sankyo; Академичен принос на Teijin Pharma; Eli Lilly Японски академичен принос; Otsuka Pharmaceutical Academic Contribution; Академичен принос на Шионоги; Chugai Pharmaceutical Academic Contribution.

За автора

Аватар на Юрген Т Щайнмец

Юрген Т Щайнмет

Юрген Томас Щайнмец непрекъснато работи в туристическата и туристическата индустрия още от тийнейджърска възраст в Германия (1977 г.).
Той основа eTurboNews през 1999 г. като първият онлайн бюлетин за световната туристическа индустрия.

Сподели с...