Para saintis menjelaskan peranan protein tertentu dalam penjanaan sel yang penting untuk pemeliharaan tulang
Penyakit tulang dan sendi yang kronik, seperti osteoporosis dan rheumatoid arthritis, mempengaruhi berjuta-juta orang di seluruh dunia, terutama orang tua, yang merosakkan kualiti hidup mereka. Faktor penting dalam kedua penyakit ini adalah aktiviti berlebihan sel-sel pelarut tulang yang disebut osteoklas. Osteoklas dibentuk melalui pembezaan dari jenis sel kekebalan tertentu yang disebut makrofag, setelah itu mereka memperoleh peranan baru dalam pemeliharaan tulang dan sendi: memecah tisu tulang untuk membolehkan osteoblas - jenis sel lain - untuk memperbaiki dan merombak sistem rangka .
Secara amnya, dua proses intraselular terlibat dalam pembezaan ini: pertama, transkripsi - di mana utusan RNA (mRNA) dibuat dari maklumat genetik dalam DNA - dan kemudian, terjemahan - di mana maklumat dalam mRNA dikodekan untuk menghasilkan protein yang melakukan fungsi tertentu di dalam sel. Sejak penemuan peranan protein tertentu yang disebut RANKL dalam pembentukan osteoklas, para saintis telah menyelesaikan sebahagian besar teka-teki di mana jalur isyarat sel dan rangkaian transkripsi mengatur generasi osteoklas. Namun, proses selular pasca transkripsi yang terlibat masih perlu difahami.
Sekarang, dalam kajian baru yang diterbitkan dalam Komunikasi Penyelidikan Biokimia dan Biofisik, para saintis di Universiti Sains Tokyo, Jepun, membongkar peranan protein yang disebut Cpeb4 dalam proses yang kompleks ini. Cpeb4 adalah sebahagian dari keluarga protein mengikat elemen poliadenilasi sitoplasma (CPEB), yang mengikat RNA dan mengatur pengaktifan dan penindasan translasi, serta mekanisme "penyambungan alternatif" yang menghasilkan varian protein. Dr Tadayoshi Hayata, yang memimpin penelitian ini, menjelaskan: “Protein CPEB terlibat dalam berbagai proses dan penyakit biologi, seperti autisme, barah, dan pembezaan sel darah merah. Walau bagaimanapun, fungsi mereka dalam pembezaan osteoklas tidak diketahui dengan jelas. Oleh itu, kami melakukan satu siri eksperimen untuk mencirikan protein dari keluarga ini, Cpeb4, menggunakan kultur sel makrofag tikus. "
Dalam pelbagai eksperimen kultur sel yang dilakukan, makrofag tikus dirangsang dengan RANKL untuk memicu pembezaan osteoklas dan evolusi kultur dipantau. Pertama, para saintis mendapati bahawa ekspresi gen Cpeb4, dan akibatnya jumlah protein Cpeb4, meningkat semasa pembezaan osteoklas. Kemudian, melalui mikroskopi imunofluoresensi, mereka memvisualisasikan perubahan lokasi Cpeb4 di dalam sel. Mereka mendapati bahawa Cpeb4 bergerak dari sitoplasma ke nukleus, sambil menunjukkan bentuk tertentu (osteoklas cenderung menyatu bersama dan membentuk sel dengan beberapa nukleus). Ini menunjukkan bahawa fungsi Cpeb4 yang berkaitan dengan pembezaan osteoklas kemungkinan besar dilakukan di dalam nukleus.
Untuk memahami bagaimana rangsangan RANKL menyebabkan penempatan semula Cpeb4 ini, para saintis secara selektif "menghambat" atau menekan beberapa protein yang terlibat "hilir" di jalur isyarat intraselular yang dipicu oleh rangsangan tersebut. Mereka mengenal pasti dua jalan yang diperlukan untuk proses tersebut. Walaupun demikian, eksperimen lebih lanjut diperlukan untuk mengetahui sepenuhnya urutan peristiwa yang berlaku dan semua protein yang terlibat.
Akhirnya, Dr Hayata dan pasukannya menunjukkan bahawa Cpeb4 sangat diperlukan untuk pembentukan osteoklas menggunakan kultur makrofag di mana Cpeb4 habis secara aktif. Sel-sel dalam kultur ini tidak mengalami pembezaan lebih lanjut untuk menjadi osteoklas.
Secara keseluruhan, hasilnya adalah batu loncatan untuk memahami mekanisme selular yang terlibat dalam pembentukan osteoklas. Dr Hayata menyatakan: "Kajian kami memberi penerangan mengenai peranan penting protein mengikat RNA Cpeb4 sebagai" pengaruh "pembezaan osteoklas positif. Ini memberi kita pemahaman yang lebih baik mengenai keadaan patologi penyakit tulang dan sendi dan boleh menyumbang kepada pengembangan strategi terapi untuk penyakit utama seperti osteoporosis dan rheumatoid arthritis. " Mudah-mudahan, tahap pemahaman yang lebih mendalam mengenai penghasilan osteoklas yang difasilitasi oleh kajian ini akhirnya akan menjadi kualiti hidup yang lebih baik bagi orang yang hidup dengan penyakit tulang dan sendi yang menyakitkan.
Mengenai Universiti Sains Tokyo
Universiti Sains Tokyo (TUS) adalah universiti yang terkenal dan dihormati, dan universiti penyelidikan swasta khusus sains terbesar di Jepun, dengan empat kampus di pusat Tokyo dan pinggir bandarnya dan di Hokkaido. Ditubuhkan pada tahun 1881, universiti ini terus memberikan kontribusi untuk pengembangan sains Jepun dengan menanamkan kecintaan terhadap sains pada penyelidik, juruteknik, dan pendidik.
Dengan misi "Menciptakan sains dan teknologi untuk pembangunan alam, manusia, dan masyarakat yang harmoni", TUS telah melakukan berbagai penelitian dari dasar hingga sains terapan. TUS telah menggunakan pendekatan multidisiplin untuk penyelidikan dan melakukan kajian intensif di beberapa bidang yang paling penting sekarang. TUS adalah meritokrasi di mana yang terbaik dalam sains diiktiraf dan dipupuk. Ini adalah satu-satunya universiti swasta di Jepun yang menghasilkan pemenang Hadiah Nobel dan satu-satunya universiti swasta di Asia yang menghasilkan pemenang Hadiah Nobel dalam bidang sains semula jadi.
Mengenai Profesor Madya Tadayoshi Hayata dari Universiti Sains Tokyo
Sejak 2018, Dr Tadayoshi Hayata telah menjadi Profesor Madya dan Penyelidik Utama di Jabatan Farmakologi Molekul, Fakulti Sains Farmaseutikal, di Universiti Sains Tokyo. Makmal beliau memfokuskan pada metabolisme tulang, pembezaan sel, farmakologi molekul, dan bidang yang serupa untuk memahami sifat penyakit tulang dan sendi dan mencari sasaran terapi. Dr Hayata berafiliasi dengan beberapa Persatuan Jepun dan Persatuan Amerika untuk Penyelidikan Tulang dan Mineral. Dia telah menerbitkan lebih dari 50 artikel asli dan memberikan lebih daripada 150 persembahan di persidangan akademik. Di samping itu, kajiannya mengenai osteoporosis telah beberapa kali dibuat ke surat khabar Jepun.
Maklumat pembiayaan
Kajian ini disokong oleh JSPS KAKENHI [nombor geran 18K09053]; Nanken-Kyoten, TMDU (2019); Yayasan Nakatomi; Sokongan Penyelidikan Astellas; Sumbangan Akademik Pfizer; Sumbangan Akademik Daiichi-Sankyo; Sumbangan Akademik Teijin Pharma; Sumbangan Akademik Eli Lilly Jepun; Sumbangan Akademik Farmasi Otsuka; Sumbangan Akademik Shionogi; Sumbangan Akademik Farmasi Chugai.
