Хронични заболувања на коските и зглобовите: Научниците објаснуваат

Научниците ја објаснуваат улогата на одреден протеин во генерацијата на клетки од клучно значење за одржување на коските

Хронични заболувања на коските и зглобовите, како што се остеопороза и ревматоиден артритис, влијаат на милиони луѓе ширум светот, особено на постарите лица, нарушувајќи го нивниот квалитет на живот. Важен фактор кај обете овие болести е прекумерната активност на клетките што раствораат коски, наречени остеокласти. Остеокластите се формираат преку диференцијација од одреден вид на имунолошки клетки наречени макрофаги, по што тие ја стекнуваат својата нова улога во одржувањето на коските и зглобовите: распаѓање на коскеното ткиво за да им се овозможи на остеобластите - друг вид на клетки - за поправка и реновирање на скелетниот систем .

Широко, два интрацелуларни процеси се вклучени во оваа диференцијација: прво, транскрипција - во која се создава гласник РНК (mRNA) од генетските информации во ДНК - и потоа, превод - во кој информациите во mRNA се декодираат за да произведат протеини кои вршат специфични функции во ќелијата. Од откривањето на улогата на одреден протеин наречен RANKL во формирањето на остеокласти, научниците решија значителен дел од сложувалката од кои патеки на сигналните клетки и мрежите на транскрипција се регулира генерацијата на остеокластите. Сепак, вклучените клеточни процеси по транскрипцијата остануваат да бидат разбрани.

Сега, во новата студија објавена во Биохемиски и биофизички истражувачки комуникации, научниците од Универзитетот во Токио, Јапонија, ја открија улогата на протеинот наречен Cpeb4 во овој сложен процес. Cpeb4 е дел од семејството на протеини „врзување со цитоплазматскиот полиаденилизациски елемент (CPEB)“, кои се врзуваат за РНК и ја регулираат активирањето и репресијата на транслацијата, како и механизмите за „алтернативно спојување“ кои произведуваат варијанти на протеини. Д-р Тадајоши Хајата, кој ја водеше студијата, објаснува: „Протеините ЦПЕБ се вмешани во разни биолошки процеси и болести, како што се аутизмот, ракот и диференцијацијата на црвените крвни клетки. Сепак, нивните функции во диференцијацијата на остеокластите не се јасно познати. Затоа, спроведовме низа експерименти за да карактеризираме протеин од ова семејство, Cpeb4, користејќи клеточни култури на макрофаги на глувци “.

Во различните експерименти со клеточна култура, макрофагите на глувците беа стимулирани со RANKL за да се активира диференцијација на остеокластите и се следи еволуцијата на културата. Прво, научниците откриле дека експресијата на генот Cpeb4 и, следствено, количината на протеин Cpeb4, се зголемува за време на диференцијацијата на остеокластите. Потоа, преку микроскопија на имунофлуоресценција, тие ги визуелизираа промените во локацијата на Cpeb4 во рамките на клетките. Откриле дека Cpeb4 се движи од цитоплазмата во јадра, притоа презентирајќи специфични форми (остеокластите имаат тенденција да се спојат заедно и да формираат клетки со повеќе јадра). Ова укажува дека функцијата на Cpeb4 поврзана со диференцијација на остеокластите најверојатно се спроведува во јадрата.

За да разберат како стимулацијата на RANKL предизвикува оваа релокализација на Cpeb4, научниците селективно „инхибираат“ или потиснуваат некои протеини кои се вклучуваат „низводно“ во интрацелуларните сигнални патишта предизвикани од стимулацијата. Тие идентификуваа две патеки како неопходни за процесот. Како и да е, ќе бидат потребни дополнителни експерименти за целосно да научат за редоследот на настаните што се случуваат и за сите вклучени протеини.

Конечно, д-р Хајата и неговиот тим демонстрираа дека Cpeb4 е апсолутно неопходен за формирање на остеокласти користејќи култури на макрофаги во кои Cpeb4 активно се исцрпуваше. Клетките во овие култури не претрпеле понатамошна диференцијација за да станат остеокласти.

Земени заедно, резултатите се отскочна штица за разбирање на клеточните механизми вклучени во формирањето на остеокластите. Д-р Хајата забележува: „Нашата студија фрла светлина врз важната улога на РНК-врзувачкиот протеин Cpeb4 како позитивен„ влијател “на диференцијацијата на остеокластите. Ова ни дава подобро разбирање за патолошките состојби на коските и зглобовите и може да придонесе за развој на терапевтски стратегии за големи болести како остеопороза и ревматоиден артритис “. Се надеваме дека подлабокото ниво на разбирање на генерацијата на остеокласти, олеснето со оваа студија, во крајна линија ќе се претвори во подобрен квалитет на живот за луѓето кои живеат со болни болести на коските и зглобовите.

За Универзитетот во Токио за наука
Универзитетот за наука во Токио (ТУС) е добро познат и почитуван универзитет и најголем научно-специјализиран универзитет за истражување во Јапонија, со четири кампуси во центарот на Токио и неговите предградија и во Хокаидо. Основан во 1881 година, универзитетот континуирано придонесуваше за развојот на Јапонија во науката преку всадување theубов кон науката кај истражувачи, техничари и едукатори.
Со мисија на „Создавање наука и технологија за хармоничен развој на природата, човечките суштества и општеството“, ТУС презеде широк спектар на истражување од основна до применета наука. ТУС прифати мултидисциплинарен пристап кон истражувањето и презеде интензивни студии во некои од најважните полиња на денешницата. ТУС е меритократија каде се препознава и негува најдоброто во науката. Тој е единствениот приватен универзитет во Јапонија кој има произведено добитник на Нобелова награда и единствениот приватен универзитет во Азија што произведува добитници на Нобелова награда во областа на природните науки.

За вонреден професор Тадајоши Хајата од Универзитетот во Токио за наука
Од 2018 година, д-р Тадајоши Хајата е вонреден професор и главен истражувач на Одделот за молекуларна фармакологија, Факултет за фармацевтски науки, на Универзитетот во Токио за наука. Неговата лабораторија се фокусира на метаболизмот на коските, клеточна диференцијација, молекуларна фармакологија и слични полиња за да ја разбере природата на коските и зглобовите и да најде терапевтски цели. Д-р Хајата е поврзана со неколку јапонски друштва и Американското друштво за истражување на коски и минерали. Објавил над 50 оригинални статии и дал над 150 презентации на академски конференции. Покрај тоа, неговото истражување за остеопорозата неколку пати се најде во јапонските весници.

Информации за финансирањето
Оваа студија беше поддржана од ЈСПС КАКЕНХИ [број на грант 18K09053]; Нанкен-Кјотен, ТМДУ (2019); фондацијата Накатоми; Поддршка за истражување на Астелас; Академски придонес на Фајзер; Академски придонес Даичи-Санкио; Академски придонес на Теиџин Фарма; Алитички придонес Ели Лили Јапонија; Отсука фармацевтски академски придонес; Академски придонес на Шионоги; Чугаи фармацевтски академски придонес.