Mokslininkai paaiškina tam tikro baltymo vaidmenį kuriant ląsteles, svarbias kaulų palaikymui
Lėtinės kaulų ir sąnarių ligos, tokios kaip osteoporozė ir reumatoidinis artritas, turi įtakos milijonams žmonių visame pasaulyje, ypač vyresnio amžiaus, blogindamos jų gyvenimo kokybę. Svarbus abiejų šių ligų veiksnys yra pernelyg didelis kaulus tirpdančių ląstelių, vadinamų osteoklastais, aktyvumas. Osteoklastai susidaro diferencijuojantis nuo tam tikros rūšies imuninių ląstelių, vadinamų makrofagais, ir po to jie įgyja naują vaidmenį palaikant kaulus ir sąnarius: suardo kaulinį audinį, kad osteoblastai – kitos rūšies ląstelės – galėtų atstatyti ir pertvarkyti skeleto sistemą. .
Apskritai šioje diferenciacijoje dalyvauja du tarpląsteliniai procesai: pirma, transkripcija, kurios metu iš DNR genetinės informacijos sukuriama pasiuntinio RNR (mRNR), o po to transliacija, kurios metu iRNR informacija dekoduojama, kad būtų pagaminti baltymai, atlieka specifines funkcijas ląstelėje. Nuo konkretaus baltymo, vadinamo RANKL, vaidmens atradimo formuojant osteoklastus, mokslininkai išsprendė didelę galvosūkio dalį, kurie ląstelių signalizacijos keliai ir transkripcijos tinklai reguliuoja osteoklastų susidarymą. Tačiau vis dar reikia suprasti, kokie procesai vyksta po transkripcijos.
Dabar, naujame tyrime, paskelbtame Biochemical and Biophysical Research Communications, Tokijo mokslo universiteto (Japonija) mokslininkai atskleidė baltymo, vadinamo Cpeb4, vaidmenį šiame sudėtingame procese. Cpeb4 yra „citoplazminio poliadenilinimo elemento surišimo (CPEB)“ baltymų šeimos dalis, kuri jungiasi prie RNR ir reguliuoja transliacijos aktyvaciją bei represijas, taip pat „alternatyvius sujungimo“ mechanizmus, kurie gamina baltymų variantus. Tyrimui vadovavęs daktaras Tadayoshi Hayata paaiškina: „CPEB baltymai yra susiję su įvairiais biologiniais procesais ir ligomis, tokiomis kaip autizmas, vėžys ir raudonųjų kraujo kūnelių diferenciacija. Tačiau jų funkcijos diferencijuojant osteoklastus nėra aiškiai žinomos. Todėl atlikome keletą eksperimentų, kad apibūdintume šios šeimos baltymą Cpeb4, naudodami pelių makrofagų ląstelių kultūras.
Atliekant įvairius ląstelių kultūros eksperimentus, pelių makrofagai buvo stimuliuojami RANKL, kad sukeltų osteoklastų diferenciaciją, ir buvo stebima kultūros raida. Pirma, mokslininkai nustatė, kad Cpeb4 geno ekspresija, taigi ir Cpeb4 baltymo kiekis, padidėjo osteoklastų diferenciacijos metu. Tada per imunofluorescencinę mikroskopiją jie vizualizavo Cpeb4 vietos pokyčius ląstelėse. Jie nustatė, kad Cpeb4 juda iš citoplazmos į branduolius, tuo pačiu suteikdamas specifines formas (osteoklastai linkę susilieti ir suformuoti ląsteles su keliais branduoliais). Tai rodo, kad Cpeb4 funkcija, susijusi su osteoklastų diferenciacija, greičiausiai atliekama branduolių viduje.
Norėdami suprasti, kaip RANKL stimuliacija sukelia šį Cpeb4 perkėlimą, mokslininkai selektyviai „slopino“ arba slopina kai kuriuos baltymus, kurie „pasroviui“ įsitraukia į stimuliacijos sukeltus intracelulinius signalizacijos kelius. Jie nustatė du procesui būtinus būdus. Nepaisant to, reikės atlikti tolesnius eksperimentus, kad būtų galima visiškai sužinoti apie vykstančių įvykių seką ir visus susijusius baltymus.
Galiausiai daktaras Hayata ir jo komanda įrodė, kad Cpeb4 yra absoliučiai būtinas osteoklastų susidarymui naudojant makrofagų kultūras, kuriose Cpeb4 buvo aktyviai išeikvotas. Šiose kultūrose esančios ląstelės toliau nesidiferencijavo, kad taptų osteoklastais.
Apibendrinant, rezultatai yra žingsnis siekiant suprasti ląstelių mechanizmus, susijusius su osteoklastų susidarymu. Dr Hayata pažymi: „Mūsų tyrimas atskleidžia svarbų RNR surišančio baltymo Cpeb4, kaip teigiamo osteoklastų diferenciacijos „įtakojo“, vaidmenį. Tai leidžia geriau suprasti kaulų ir sąnarių ligų patologines sąlygas ir gali prisidėti prie pagrindinių ligų, tokių kaip osteoporozė ir reumatoidinis artritas, gydymo strategijų kūrimo. Tikimės, kad gilesnis osteoklastų susidarymo supratimas, kurį palengvino šis tyrimas, galiausiai pagerins žmonių, sergančių skausmingomis kaulų ir sąnarių ligomis, gyvenimo kokybę.
Apie Tokijo mokslo universitetą
Tokijo mokslo universitetas (TUS) yra gerai žinomas ir gerbiamas universitetas, taip pat didžiausias mokslo specializuotas privatus tyrimų universitetas Japonijoje, turintis keturis miestelius Tokijo centre ir jo priemiesčiuose bei Hokaido mieste. Įkurtas 1881 m., Universitetas nuolat prisidėjo prie Japonijos mokslo plėtros, įskiepydamas mokslininkams, technikams ir pedagogams meilę mokslui.
TUS, vykdydama misiją „Kurti mokslą ir technologijas, kad darniai vystytųsi gamta, žmonės ir visuomenė“, TUS ėmėsi įvairiausių tyrimų, pradedant pagrindiniais ir baigiant taikomaisiais mokslais. TUS pritaikė daugiadisciplininį požiūrį į mokslinius tyrimus ir atliko intensyvius tyrimus kai kuriose svarbiausiose šių dienų srityse. TUS yra meritokratija, kurioje pripažįstami ir puoselėjami geriausi mokslo dalykai. Tai vienintelis privatus universitetas Japonijoje, sukūręs Nobelio premijos laureatą, ir vienintelis privatus universitetas Azijoje, gaminantis Nobelio premijos laureatus gamtos mokslų srityje.
Apie docentą Tadayoshi Hayata iš Tokijo mokslo universiteto
Nuo 2018 m. dr. Tadayoshi Hayata yra Tokijo mokslų universiteto Farmacijos mokslų fakulteto Molekulinės farmakologijos katedros docentas ir vyriausiasis tyrėjas. Jo laboratorija daugiausia dėmesio skiria kaulų metabolizmui, ląstelių diferenciacijai, molekulinei farmakologijai ir panašioms sritims, siekiant suprasti kaulų ir sąnarių ligų pobūdį ir rasti gydymo taikinius. Dr Hayata yra susijusi su keliomis Japonijos draugijomis ir Amerikos kaulų ir mineralų tyrimų draugija. Paskelbė per 50 originalių straipsnių ir skaitė per 150 pranešimų akademinėse konferencijose. Be to, jo tyrimai dėl osteoporozės kelis kartus buvo paskelbti Japonijos laikraščiuose.
Informacija apie finansavimą
Šį tyrimą parėmė JSPS KAKENHI [grantos numeris 18K09053]; Nanken-Kyoten, TMDU (2019 m.); Nakatomi fondas; Astellas tyrimų palaikymas; Pfizer akademinis įnašas; Daiichi-Sankyo akademinis indėlis; Teijin Pharma akademinis indėlis; Eli Lilly Japonijos akademinis indėlis; Otsuka Pharmaceutical Akademinis indėlis; Shionogi akademinis indėlis; Chugai farmacijos akademinis indėlis.
