Chronische bot- en gewrichtsaandoeningen: wetenschappers leggen uit

Chronische bot- en gewrichtsaandoeningen: wetenschappers leggen uit
bot
Avatar van Jürgen T Steinmetz
Geschreven door Jürgen T Steinmetz

Wetenschappers verklaren de rol van een bepaald eiwit bij het genereren van cellen die cruciaal zijn voor het onderhoud van het bot

Chronische bot- en gewrichtsaandoeningen, zoals osteoporose en reumatoïde artritis, treffen miljoenen mensen wereldwijd, vooral ouderen, en verminderen hun kwaliteit van leven. Een belangrijke factor bij beide ziekten is de overmatige activiteit van botoplossende cellen die osteoclasten worden genoemd. Osteoclasten worden gevormd door differentiatie van een bepaald type immuuncel, macrofaag genaamd, waarna ze hun nieuwe rol krijgen in het onderhoud van botten en gewrichten: botweefsel afbreken zodat osteoblasten - een ander type cel - het skelet kunnen herstellen en hermodelleren .

In grote lijnen zijn er twee intracellulaire processen betrokken bij deze differentiatie: ten eerste transcriptie - waarbij een boodschapper-RNA (mRNA) wordt gecreëerd op basis van de genetische informatie in DNA - en vervolgens translatie - waarbij de informatie in het mRNA wordt gedecodeerd om eiwitten te produceren die specifieke functies in de cel uitvoeren. Sinds de ontdekking van de rol van een bepaald eiwit genaamd RANKL bij de vorming van osteoclasten, hebben wetenschappers een aanzienlijk deel van de puzzel opgelost van welke celsignaleringsroutes en transcriptienetwerken de generatie van osteoclasten reguleren. De cellulaire processen na transcriptie die daarbij betrokken zijn, moeten echter nog worden begrepen.

Nu, in een nieuwe studie gepubliceerd in Biochemical and Biophysical Research Communications, hebben wetenschappers van de Tokyo University of Science, Japan, de rol van een eiwit genaamd Cpeb4 in dit complexe proces ontrafeld. Cpeb4 maakt deel uit van de "cytoplasmatische polyadenylatie-elementbinding (CPEB)" -familie van eiwitten, die aan RNA binden en translationele activering en repressie reguleren, evenals "alternatieve splitsings" -mechanismen die eiwitvarianten produceren. Dr. Tadayoshi Hayata, die de studie leidde, legt uit: “CPEB-eiwitten zijn betrokken bij verschillende biologische processen en ziekten, zoals autisme, kanker en differentiatie van rode bloedcellen. Hun functies bij de differentiatie van osteoclasten zijn echter niet duidelijk bekend. Daarom hebben we een reeks experimenten uitgevoerd om een ​​eiwit uit deze familie, Cpeb4, te karakteriseren met behulp van celculturen van muizenmacrofagen. "

In de verschillende uitgevoerde celcultuurexperimenten werden muizenmacrofagen gestimuleerd met RANKL om osteoclastdifferentiatie op gang te brengen en werd de evolutie van de cultuur gevolgd. Ten eerste ontdekten de wetenschappers dat de genexpressie van Cpeb4, en daarmee de hoeveelheid Cpeb4-eiwit, toenam tijdens osteoclastdifferentiatie. Vervolgens visualiseerden ze door middel van immunofluorescentiemicroscopie de veranderingen in de locatie van Cpeb4 in de cellen. Ze ontdekten dat Cpeb4 van het cytoplasma in kernen beweegt, terwijl het specifieke vormen vertoont (osteoclasten hebben de neiging om samen te smelten en cellen te vormen met meerdere kernen). Dit geeft aan dat de functie van Cpeb4 geassocieerd met osteoclastdifferentiatie waarschijnlijk wordt uitgevoerd in de kernen.

Om te begrijpen hoe RANKL-stimulatie deze Cpeb4-herlokalisatie veroorzaakt, hebben de wetenschappers selectief enkele van de eiwitten "geremd" of onderdrukt die "stroomafwaarts" betrokken raken bij de intracellulaire signaalroutes die door de stimulatie worden getriggerd. Ze identificeerden twee paden die nodig waren voor het proces. Desalniettemin zullen verdere experimenten nodig zijn om volledig te leren over de opeenvolging van gebeurtenissen die plaatsvinden en alle betrokken eiwitten.

Ten slotte toonden Dr. Hayata en zijn team aan dat Cpeb4 absoluut noodzakelijk is voor osteoclastvorming met behulp van macrofaagculturen waarin Cpeb4 actief was uitgeput. De cellen in deze culturen ondergingen geen verdere differentiatie om osteoclasten te worden.

Alles bij elkaar genomen zijn de resultaten een springplank naar het begrijpen van de cellulaire mechanismen die betrokken zijn bij de vorming van osteoclasten. Dr. Hayata merkt op: “Onze studie werpt licht op de belangrijke rol van het RNA-bindende eiwit Cpeb4 als een positieve" beïnvloeder "van osteoclastdifferentiatie. Dit geeft ons een beter begrip van de pathologische aandoeningen van bot- en gewrichtsaandoeningen en kan bijdragen aan de ontwikkeling van therapeutische strategieën voor belangrijke ziekten zoals osteoporose en reumatoïde artritis. " Hopelijk zal het diepere begrip van het genereren van osteoclasten dat door deze studie wordt gefaciliteerd zich uiteindelijk vertalen in een verbeterde kwaliteit van leven voor mensen met pijnlijke bot- en gewrichtsaandoeningen.

Over de Tokyo University of Science
Tokyo University of Science (TUS) is een bekende en gerespecteerde universiteit en de grootste op wetenschap gespecialiseerde particuliere onderzoeksuniversiteit in Japan, met vier campussen in het centrum van Tokio en de buitenwijken en in Hokkaido. De universiteit, opgericht in 1881, heeft voortdurend bijgedragen aan de ontwikkeling van Japan in de wetenschap door de liefde voor wetenschap bij onderzoekers, technici en onderwijzers bij te brengen.
Met de missie "Het creëren van wetenschap en technologie voor de harmonieuze ontwikkeling van de natuur, de mens en de samenleving", heeft TUS een breed scala aan onderzoek uitgevoerd, van basiswetenschap tot toegepaste wetenschap. TUS heeft een multidisciplinaire benadering van onderzoek omarmd en intensief onderzoek gedaan op enkele van de meest vitale gebieden van vandaag. TUS is een meritocratie waar het beste in de wetenschap wordt erkend en gekoesterd. Het is de enige particuliere universiteit in Japan die een Nobelprijswinnaar heeft voortgebracht en de enige particuliere universiteit in Azië die Nobelprijswinnaars binnen de natuurwetenschappen heeft voortgebracht.

Over universitair hoofddocent Tadayoshi Hayata van de Tokyo University of Science
Sinds 2018 is dr.Tadayoshi Hayata universitair hoofddocent en hoofdonderzoeker bij de afdeling Moleculaire Farmacologie, Faculteit Farmaceutische Wetenschappen, aan de Tokyo University of Science. Zijn laboratorium richt zich op botmetabolisme, celdifferentiatie, moleculaire farmacologie en vergelijkbare velden om de aard van bot- en gewrichtsaandoeningen te begrijpen en therapeutische doelen te vinden. Dr. Hayata is aangesloten bij verschillende Japanse verenigingen en de American Society for Bone and Mineral Research. Hij heeft meer dan 50 originele artikelen gepubliceerd en meer dan 150 presentaties gegeven op academische conferenties. Bovendien heeft zijn onderzoek naar osteoporose verschillende keren de Japanse kranten gehaald.

Financieringsinformatie
Deze studie werd ondersteund door JSPS KAKENHI [subsidienummer 18K09053]; Nanken-Kyoten, TMDU (2019); de Nakatomi Foundation; Astellas Research Support; Pfizer Academische bijdrage; Academische bijdrage van Daiichi-Sankyo; Teijin Pharma Academic Contribution; Eli Lilly Japan Academische bijdrage; Otsuka Pharmaceutical Academic Contribution; Shionogi Academische bijdrage; Chugai farmaceutische academische bijdrage.

Over de auteur

Avatar van Jürgen T Steinmetz

Jürgen T Steinmetz

Juergen Thomas Steinmetz heeft sinds zijn tienerjaren in Duitsland (1977) continu gewerkt in de reis- en toerisme-industrie.
Hij stichtte eTurboNews in 1999 als de eerste online nieuwsbrief voor de wereldwijde reis-toerisme-industrie.

Delen naar...