Vísindamenn skýra hlutverk ákveðins próteins í kynslóð frumna sem eru mikilvægar fyrir viðhald beina
Langvarandi bein- og liðasjúkdómar, svo sem beinþynning og iktsýki, hafa áhrif á milljónir manna um allan heim, einkum aldraða og rýrir lífsgæði þeirra. Mikilvægur þáttur í báðum þessum sjúkdómum er óhófleg virkni beinleysandi frumna sem kallast osteoclasts. Osteoclasts myndast með aðgreiningu frá ákveðinni tegund ónæmisfrumna sem kallast macrophage og eftir það öðlast þeir sitt nýja hlutverk í viðhaldi beina og liða: sundurliðun beinvefs til að leyfa osteoblastum - annarri tegund frumna - að gera við og endurbæta beinagrindina .
Í stórum dráttum taka tvö innanfrumuferli þátt í þessari aðgreiningu: í fyrsta lagi umritun - þar sem boðberi RNA (mRNA) er búið til úr erfðafræðilegum upplýsingum í DNA - og síðan, þýðingu - þar sem upplýsingarnar í mRNA eru afkóðaðar til að framleiða prótein sem framkvæma sérstakar aðgerðir í klefanum. Frá því að uppgötvun á hlutverki tiltekins próteins sem kallast RANKL í myndun osteoclasts hafa vísindamenn leyst töluverðan hluta af þrautinni þar sem frumumerkjunarleiðir og umritunarnet stjórna myndun osteoclasts. Samt er eftir að skilja frumuferli sem um ræðir að ræða.
Nú, í nýrri rannsókn sem birt var í Lífefnafræðilegum og lífeðlisfræðilegum rannsóknasamskiptum, greindu vísindamenn við Tækniháskólann í Japan frá hlutverki próteins sem kallast Cpeb4 í þessu flókna ferli. Cpeb4 er hluti af „próteinsfjölskyldubindandi (CPEB)“ fjölskyldu „próteins, sem bindast RNA og stýrir virkjun og kúgun við þýðingu, auk„ alternativ splicing “aðferða sem framleiða próteinafbrigði. Dr Tadayoshi Hayata, sem stýrði rannsókninni, útskýrir: „CPEB prótein tengjast ýmsum líffræðilegum ferlum og sjúkdómum, svo sem einhverfu, krabbameini og aðgreiningu rauðra blóðkorna. Hins vegar eru aðgerðir þeirra í osteoclast aðgreiningu ekki augljósar. Þess vegna gerðum við röð tilrauna til að einkenna prótein úr þessari fjölskyldu, Cpeb4, með því að nota frumuræktun á míkrófagum. “
Í hinum ýmsu frumuræktartilraunum sem gerðar voru voru míkrófagar örvaðir með RANKL til að koma af stað osteoclast aðgreiningu og fylgst var með þróun menningarinnar. Í fyrsta lagi komust vísindamennirnir að því að tjáning Cpeb4 gena, og þar af leiðandi magn Cpeb4 próteins, jókst við aðgreiningu á osteoclasti. Síðan, með ónæmisflúrljómun smásjá, sýndu þeir breytingarnar á staðsetningu Cpeb4 innan frumanna. Þeir komust að því að Cpeb4 færist frá umfrymi í kjarna, á meðan þeir eru með sérstök form (osteoclasts hafa tilhneigingu til að sameinast saman og mynda frumur með mörgum kjarna). Þetta bendir til þess að virkni Cpeb4 tengd osteoclast aðgreiningu sé líklega framkvæmd innan kjarna.
Til að skilja hvernig RANKL örvun veldur þessari Cpeb4 endurvæðingu „hindraðu“ vísindamennirnir sértækt eða þrýsta á sum próteinin sem taka þátt „niðurstreymis“ í innanfrumu merkibrautanna sem örvunin kallar fram. Þeir bentu á tvær leiðir sem nauðsynlegar voru fyrir ferlið. Engu að síður verður krafist frekari tilrauna til að læra að fullu um atburðarásina sem á sér stað og öll próteinin sem málið varðar.
Að lokum sýndu Dr Hayata og teymi hans fram á að Cpeb4 er algerlega nauðsynlegt fyrir myndun osteoclasts með því að nota stórfrumurækt þar sem Cpeb4 var virkur tæmdur. Frumurnar í þessum ræktunum gengu ekki í gegnum frekari aðgreiningu til að verða osteoklastar.
Samanlagt eru niðurstöðurnar áfangi til að skilja frumuaðgerðir sem taka þátt í myndun osteoclasts. Dr Hayata segir: „Rannsókn okkar varpar ljósi á mikilvægu hlutverk RNA-bindandi próteins Cpeb4 sem jákvæð„ áhrifavaldur “aðgreiningar osteoclast. Þetta gefur okkur betri skilning á sjúklegum aðstæðum í beinum og liðasjúkdómum og getur stuðlað að þróun meðferðaraðferða við helstu sjúkdómum eins og beinþynningu og iktsýki. “ Vonandi mun dýpri skilningur osteoclast kynslóðarinnar sem auðveldað er með þessari rannsókn að lokum skila sér í bættum lífsgæðum fyrir fólk sem býr við sársaukafulla bein- og liðasjúkdóma.
Um vísindaháskólann í Tókýó
Raunvísindaháskólinn í Tókýó (TUS) er vel þekktur og virtur háskóli og stærsti vísindasérhæfði einkarannsóknarháskólinn í Japan með fjögur háskólasvæði í miðbæ Tókýó og úthverfum þess og í Hokkaido. Háskólinn var stofnaður árið 1881 og hefur stöðugt lagt sitt af mörkum til þróunar Japana í vísindum með því að innræta vísindakærleika vísindamanna, tæknimanna og kennara.
Með verkefnið „Að búa til vísindi og tækni til samræmdrar þróunar náttúru, manna og samfélags“ hefur TUS ráðist í fjölbreyttar rannsóknir frá grunnvísindum til hagnýtra vísinda. TUS hefur tekið upp þverfaglega nálgun við rannsóknir og farið í mikla rannsókn á sumum mikilvægustu sviðum nútímans. TUS er meritocracy þar sem það besta í vísindum er viðurkennt og ræktað. Það er eini einkarekni háskólinn í Japan sem hefur framleitt Nóbelsverðlaunahafa og eini einkaháskólinn í Asíu sem framleiðir Nóbelsverðlaunahafa innan náttúruvísindasviðsins.
Um dósent Tadayoshi Hayata frá vísindaháskólanum í Tókýó
Síðan 2018 hefur Dr Tadayoshi Hayata verið dósent og aðalrannsakandi við sameindalyfjafræði, lyfjafræðideild Tókýóháskóla. Rannsóknarstofa hans leggur áherslu á umbrot í beinum, frumuaðgreiningu, sameindalyfjafræði og svipuð svið til að skilja eðli bein- og liðasjúkdóma og finna lækningamarkmið. Dr Hayata er tengdur nokkrum japönskum félögum og American Society for Bone and Mineral Research. Hann hefur birt yfir 50 frumsamdar greinar og flutt yfir 150 kynningar á fræðilegum ráðstefnum. Að auki hafa rannsóknir hans á beinþynningu náð japönskum dagblöðum nokkrum sinnum.
Upplýsingar um fjármögnun
Þessi rannsókn var studd af JSPS KAKENHI [styrknúmer 18K09053]; Nanken-Kyoten, TMDU (2019); Nakatomi Foundation; Stuðningur við rannsóknir Astellas; Pfizer fræðilegt framlag; Daiichi-Sankyo fræðilegt framlag; Teijin Pharma fræðilegt framlag; Eli Lilly fræðilegt framlag Japan; Otsuka lyfjafræðilegt framlag; Shionogi fræðilegt framlag; Chugai lyfjafræðilegt framlag.
