Naučnici objašnjavaju ulogu određenog proteina u stvaranju ćelija koje su ključne za održavanje kostiju
Hronične bolesti kostiju i zglobova, kao što su osteoporoza i reumatoidni artritis, pogađaju milione ljudi širom svijeta, posebno starije osobe, smanjujući njihov kvalitet života. Važan faktor u obe ove bolesti je prekomerna aktivnost ćelija koje otapaju kosti koje se nazivaju osteoklasti. Osteoklasti se formiraju diferencijacijom od određene vrste imunoloških ćelija zvanih makrofagi, nakon čega dobijaju svoju novu ulogu u održavanju kostiju i zglobova: razgrađuju koštano tkivo kako bi se omogućilo osteoblastima - drugoj vrsti ćelija - da poprave i remodeliraju skeletni sistem. .
Uopšteno govoreći, dva unutarćelijska procesa su uključena u ovu diferencijaciju: prvo, transkripcija – u kojoj se iz genetskih informacija u DNK stvara glasnička RNK (mRNA) – a zatim, translacija – u kojoj se informacije u mRNA dekodiraju kako bi se proizveli proteini koji obavljaju specifične funkcije u ćeliji. Od otkrića uloge određenog proteina zvanog RANKL u formiranju osteoklasta, znanstvenici su riješili značajan dio zagonetke čiji signalni putevi stanica i mreže transkripcije reguliraju stvaranje osteoklasta. Ipak, ostaje da se razumeju ćelijski procesi nakon transkripcije.
Sada, u novoj studiji objavljenoj u Biochemical and Biophysical Research Communications, naučnici sa Univerziteta nauke u Tokiju, Japan, otkrili su ulogu proteina zvanog Cpeb4 u ovom složenom procesu. Cpeb4 je dio "citoplazmatskog poliadenilacionog elementa za vezivanje (CPEB)" porodice proteina, koji se vezuju za RNK i reguliraju translacijsku aktivaciju i represiju, kao i mehanizme "alternativnog spajanja" koji proizvode varijante proteina. Dr Tadayoshi Hayata, koji je vodio studiju, objašnjava: “CPEB proteini su uključeni u različite biološke procese i bolesti, kao što su autizam, rak i diferencijacija crvenih krvnih zrnaca. Međutim, njihove funkcije u diferencijaciji osteoklasta nisu jasno poznate. Stoga smo sproveli niz eksperimenata da karakteriziramo protein iz ove porodice, Cpeb4, koristeći ćelijske kulture mišjih makrofaga.”
U različitim eksperimentima sa ćelijskom kulturom koji su sprovedeni, mišji makrofagi su stimulisani sa RANKL da bi pokrenuli diferencijaciju osteoklasta i praćena je evolucija kulture. Prvo, naučnici su otkrili da se ekspresija gena Cpeb4, a samim tim i količina proteina Cpeb4, povećava tokom diferencijacije osteoklasta. Zatim su putem imunofluorescentne mikroskopije vizualizirali promjene u lokaciji Cpeb4 unutar ćelija. Otkrili su da se Cpeb4 kreće iz citoplazme u jezgra, dok predstavlja specifične oblike (osteoklasti imaju tendenciju da se stapaju i formiraju ćelije s više jezgara). Ovo ukazuje da se funkcija Cpeb4 povezana s diferencijacijom osteoklasta vjerovatno obavlja unutar jezgara.
Da bi razumjeli kako RANKL stimulacija uzrokuje ovu relokalizaciju Cpeb4, znanstvenici su selektivno "inhibirali" ili potisnuli neke od proteina koji postaju uključeni "nizvodno" u intracelularne signalne puteve pokrenute stimulacijom. Identificirali su dva puta neophodna za proces. Bez obzira na to, bit će potrebni daljnji eksperimenti kako bi se u potpunosti saznao o slijedu događaja koji se dešavaju i o svim uključenim proteinima.
Konačno, dr Hayata i njegov tim su pokazali da je Cpeb4 apsolutno neophodan za formiranje osteoklasta koristeći kulture makrofaga u kojima je Cpeb4 bio aktivno iscrpljen. Ćelije u ovim kulturama nisu bile podvrgnute daljnjoj diferencijaciji da bi postale osteoklasti.
Uzeti zajedno, rezultati su odskočna daska za razumijevanje ćelijskih mehanizama uključenih u formiranje osteoklasta. Dr Hayata primjećuje: „Naša studija baca svjetlo na važnu ulogu proteina Cpeb4 koji se vezuje za RNK kao pozitivnog „utjecaja“ na diferencijaciju osteoklasta. To nam daje bolje razumijevanje patoloških stanja bolesti kostiju i zglobova i može doprinijeti razvoju terapijskih strategija za glavne bolesti poput osteoporoze i reumatoidnog artritisa.” Nadamo se da će dublji nivo razumijevanja generacije osteoklasta koji je omogućen ovom studijom na kraju dovesti do poboljšanja kvaliteta života ljudi koji žive s bolnim bolestima kostiju i zglobova.
O Univerzitetu nauke u Tokiju
Tokyo University of Science (TUS) je dobro poznat i cijenjen univerzitet i najveći privatni istraživački univerzitet u Japanu, sa četiri kampusa u centralnom Tokiju i njegovim predgrađima i na Hokaidu. Osnovan 1881. godine, univerzitet je kontinuirano doprinosio razvoju nauke Japana kroz usađivanje ljubavi prema nauci među istraživačima, tehničarima i edukatorima.
Sa misijom „Stvaranje nauke i tehnologije za harmoničan razvoj prirode, ljudi i društva“, TUS je preduzeo širok spektar istraživanja od osnovnih do primenjenih nauka. TUS je prihvatio multidisciplinarni pristup istraživanju i poduzeo intenzivne studije u nekim od najvažnijih oblasti današnjice. TUS je meritokratija u kojoj se prepoznaju i njeguju najbolji u nauci. To je jedini privatni univerzitet u Japanu koji je dao dobitnika Nobelove nagrade i jedini privatni univerzitet u Aziji koji proizvodi dobitnike Nobelove nagrade u oblasti prirodnih nauka.
O vanrednom profesoru Tadayoshi Hayati sa Univerziteta nauke u Tokiju
Od 2018. godine, dr Tadayoshi Hayata je vanredni profesor i glavni istraživač na Odsjeku za molekularnu farmakologiju, Fakulteta farmaceutskih nauka, na Univerzitetu nauke u Tokiju. Njegov laboratorij se fokusira na metabolizam kostiju, staničnu diferencijaciju, molekularnu farmakologiju i slična polja kako bi razumjela prirodu bolesti kostiju i zglobova i pronašla terapijske ciljeve. Dr Hayata je povezana s nekoliko japanskih društava i Američkim društvom za istraživanje kostiju i minerala. Objavio je preko 50 originalnih članaka i održao preko 150 izlaganja na akademskim konferencijama. Osim toga, njegovo istraživanje o osteoporozi nekoliko je puta dospjelo u japanske novine.
Informacije o finansiranju
Ovu studiju je podržao JSPS KAKENHI [broj granta 18K09053]; Nanken-Kyoten, TMDU (2019); Nakatomi fondacija; Astellas Research Support; Pfizer akademski doprinos; Daiichi-Sankyo akademski doprinos; Teijin Pharma akademski doprinos; Eli Lilly Japan akademski doprinos; Otsuka Pharmaceutical Academic Contribution; Shionogi akademski doprinos; Chugai Pharmaceutical Academic Contribution.
