골다공증으로 인한 뼈 손실 예방에 중요한 단백질 확인

다공성 뼈와 부서지기 쉬운 뼈가 특징인 골다공증은 골격 건강에 심각한 위협이 됩니다. 인체의 주요 구조적 지원인 뼈는 중요한 지원을 제공합니다. 골량이 감소하면 이러한 지지력이 손상될 뿐만 아니라 전반적인 기능이 손상되어 삶의 질이 저하됩니다.

인구 노령화로 인해 골다공증 발병률이 증가함에 따라 장기요양을 위한 의료자원에 대한 부담도 커지고 있습니다. 따라서 골다공증 발병에 기여하는 메커니즘을 이해하고 장기적인 영향을 최소화하기 위한 효과적인 표적 치료법을 개발하는 것이 필요합니다.

조골세포와 파골세포는 뼈 조직의 유지와 리모델링에 중요한 역할을 하는 두 가지 유형의 세포입니다. 조골세포는 뼈를 형성하는 세포이고 새로운 뼈 조직의 합성과 침착을 담당하는 반면, 파골세포는 오래되거나 손상된 뼈 조직의 분해와 제거에 관여하는 뼈 분해 세포입니다.

파골세포 비율이 증가하면 골다공증, 류마티스 관절염(관절 염증), 뼈 전이(뼈로 전이된 암) 등의 질환에서 뼈 손실이 발생합니다. 파골세포는 면역세포의 일종인 대식세포나 단핵구의 분화로 인해 발생합니다.

따라서 파골세포 분화를 억제하는 것은 뼈 손실을 예방하는 치료 전략의 역할을 할 수 있습니다. 그러나 뼈 재형성의 복잡한 과정을 조절하는 정확한 분자 메커니즘은 여전히 불분명합니다.

새로운 연구에서 도쿄 이과대학의 하야타 다다요시 교수, 곤노 다쿠토 씨, 무라치 히토미 씨는 동료들과 함께 파골세포 분화의 분자적 조절에 대해 더 깊이 탐구했습니다. 수용체 핵인자 카파 B 활성자 리간드(RANKL)에 의한 자극은 대식세포의 파골세포로의 분화를 유도합니다.

또한 BMP(골형성 단백질) 및 TGF(변형 성장 인자)-β 신호 전달 경로는 RANKL 매개 파골세포 분화 조절과 관련이 있습니다. 현재 연구에서 연구자들은 BMP 및 TGF-β 신호 전달 경로를 억제하는 것으로 보고된 포스파타제(인산염 그룹을 제거하는 효소)인 Ctdnep1의 역할을 조사하려고 했습니다.

이 연구는 저널 Biochemical and Biophysical Research Communications에 게재되었습니다.

하야타 교수는 다음과 같이 말합니다. "RANKL은 파골세포 분화를 위한 '가속기' 역할을 합니다. 자동차를 운전하려면 가속기뿐만 아니라 브레이크도 필요합니다. 여기서 우리는 Ctdnep1이 파골세포 분화에서 '브레이크' 역할을 한다는 사실을 발견했습니다."

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연구원들은 우선 RANKL을 처리한 쥐의 대식세포와 처리하지 않은 대조 세포에서 Ctdnep1의 발현을 조사했습니다. 그들은 Ctdnep1 발현이 RANKL 자극에 반응하여 변하지 않았다는 점에 주목했습니다. 그러나 이는 대식세포에서 과립 형태로 세포질에 국한되어 파골세포로 분화되었으며, 이는 다른 세포 유형의 정상적인 핵주위 위치와는 달리 파골세포 분화에서 세포질 기능을 암시합니다.

또한 Ctdnep1 녹아웃(유전자 하향조절)으로 인해 TRAP(타르타르산 저항성 산성 포스파타제)에 양성인 파골세포 수가 증가했습니다. 여기서 TRAP는 분화된 파골세포의 지표입니다.

Ctdnep1 녹아웃은 파골세포 분화를 위해 RANKL에 의해 유도된 마스터 전사 인자인 "Nfatc1"을 포함한 주요 분화 마커의 발현을 증가시켰습니다. 이러한 결과는 Ctdnep1의 "억제 기능"을 뒷받침하여 파골세포 분화를 부정적으로 조절합니다. 더욱이, Ctdnep1의 녹아웃은 인산칼슘 흡수를 증가시켜 뼈 재흡수에서 Ctdnep1의 억제 역할을 암시합니다.

마지막으로 Ctdnep1 녹아웃이 BMP 및 TGF-β 신호 전달 경로를 변경하지는 않았지만 Ctdnep1 결핍 세포는 RANKL 신호 전달 경로의 산물인 인산화(활성화) 단백질의 수준이 증가한 것으로 나타났습니다. 이러한 결과는 파골세포 분화에 대한 Ctdnep1의 억제 효과가 BMP 및 TGF-β 신호 전달 경로를 통해 매개되는 것이 아니라 RANKL 신호 전달 경로 및 Nfatc1 단백질 수준의 음성 조절을 통해 매개될 수 있음을 시사합니다.

전반적으로, 이러한 결과는 파골세포 분화 과정에 대한 새로운 통찰력을 제공하고 파골세포 과잉활동으로 인한 뼈 손실을 줄이는 것을 목표로 하는 치료법을 개발하는 데 사용할 수 있는 잠재적인 치료 목표를 식별합니다. 뼈 손실을 특징으로 하는 질병 외에도 Ctdnep1은 소아 뇌종양인 수모세포종의 원인 인자로도 확인되었습니다. 저자들은 그들의 연구가 뼈 대사를 넘어 다른 인간 질병으로 확장될 수 있다고 낙관하고 있습니다.

Hayata 교수는 다음과 같이 결론을 내렸습니다. "우리의 결과는 Ctdnep1이 과도한 파골세포 생성을 예방하는 데 필요하다는 것을 시사합니다. 이러한 결과는 인산화-탈인산화 네트워크가 파골세포 분화를 어떻게 제어하는지에 대한 지식을 더욱 확장할 수 있으며, 파골세포와 관련된 뼈 질환 치료를 위한 새로운 치료 전략을 제공할 수 있습니다. 과도한 파골세포 활동."