Els científics expliquen el paper d'una determinada proteïna en la generació de cèl·lules crítiques per al manteniment dels ossos
Les malalties cròniques de l’os i de les articulacions, com l’osteoporosi i l’artritis reumatoide, afecten milions de persones a tot el món, especialment les persones grans, degradant la seva qualitat de vida. Un factor important en ambdues malalties és l’activitat excessiva de les cèl·lules que dissolen els ossos, anomenades osteoclasts. Els osteoclasts es formen mitjançant la diferenciació d’un determinat tipus de cèl·lula immune anomenada macròfag, després de la qual cosa adquireixen el seu nou paper en el manteniment dels ossos i les articulacions: trencar el teixit ossi per permetre als osteoblasts (un altre tipus de cèl·lula) la reparació i remodelació del sistema esquelètic. .
A grans trets, hi ha dos processos intracel·lulars implicats en aquesta diferenciació: primer, la transcripció —en la qual es crea un ARN missatger (ARNm) a partir de la informació genètica de l’ADN— i, després, la traducció — en què la informació de l’ARNm es descodifica per produir proteïnes que realitzar funcions específiques a la cel·la. Des del descobriment del paper d’una proteïna particular anomenada RANKL en la formació d’osteoclasts, els científics han resolt una part considerable del trencaclosques de les vies de senyalització cel·lular i les xarxes de transcripció que regulen la generació d’osteoclasts. Tot i això, els processos cel·lulars post-transcripció implicats encara s’han d’entendre.
Ara, en un nou estudi publicat a Biochemical and Biophysical Research Communications, científics de la Universitat de Ciències de Tòquio (Japó) van desvelar el paper d’una proteïna anomenada Cpeb4 en aquest complex procés. Cpeb4 forma part de la família de proteïnes "unió d'elements de poliadenilació citoplasmàtica (CPEB)", que s'uneixen a l'ARN i regulen l'activació i la repressió translacionals, així com mecanismes de "splicing alternatiu" que produeixen variants de proteïnes. El doctor Tadayoshi Hayata, que va dirigir l’estudi, explica: “Les proteïnes CPEB estan implicades en diversos processos i malalties biològiques, com l’autisme, el càncer i la diferenciació dels glòbuls vermells. Tot i això, no es coneixen clarament les seves funcions en la diferenciació dels osteoclasts. Per tant, vam realitzar una sèrie d’experiments per caracteritzar una proteïna d’aquesta família, Cpeb4, mitjançant cultius cel·lulars de macròfags de ratolí. ”
En els diversos experiments de cultiu cel·lular realitzats, es van estimular els macròfags de ratolí amb RANKL per provocar la diferenciació dels osteoclasts i es va controlar l’evolució del cultiu. En primer lloc, els científics van trobar que l’expressió del gen Cpeb4 i, en conseqüència, la quantitat de proteïna Cpeb4 augmentava durant la diferenciació dels osteoclasts. Després, mitjançant microscòpia d'immunofluorescència, van visualitzar els canvis en la ubicació de Cpeb4 dins de les cèl·lules. Van trobar que Cpeb4 es desplaça del citoplasma als nuclis, mentre presenta formes específiques (els osteoclasts tendeixen a fusionar-se i formar cèl·lules amb múltiples nuclis). Això indica que és probable que la funció de Cpeb4 associada a la diferenciació dels osteoclasts es dugui a terme dins dels nuclis.
Per entendre com l'estimulació RANKL provoca aquesta relocalització de Cpeb4, els científics "inhibeixen" selectivament o reprimeixen algunes de les proteïnes que s'involucren "aigües avall" en les vies de senyalització intracel·lular desencadenades per l'estimulació. Van identificar dues vies com a necessàries per al procés. Tot i així, caldrà experimentar més per conèixer completament la seqüència d’esdeveniments que tenen lloc i totes les proteïnes implicades.
Finalment, el Dr. Hayata i el seu equip van demostrar que el Cpeb4 és absolutament necessari per a la formació d’osteoclastos mitjançant cultius de macròfags en els quals el Cpeb4 es va esgotar activament. Les cèl·lules d’aquests cultius no van experimentar una diferenciació addicional per convertir-se en osteoclasts.
En conjunt, els resultats són un pas per entendre els mecanismes cel·lulars implicats en la formació d’osteoclasts. El doctor Hayata remarca: "El nostre estudi aporta llum sobre l'important paper de la proteïna d'unió a l'ARN Cpeb4 com a" influencer "positiu de la diferenciació dels osteoclasts. Això ens permet comprendre millor les condicions patològiques de les malalties òssies i articulars i pot contribuir al desenvolupament d'estratègies terapèutiques per a malalties importants com l'osteoporosi i l'artritis reumatoide ". Amb sort, el nivell més profund de comprensió de la generació d’osteoclastos facilitat per aquest estudi es traduirà finalment en una millora de la qualitat de vida de les persones que pateixen malalties òssies i articulars doloroses.
Sobre la Universitat de Ciències de Tòquio
Tokyo University of Science (TUS) és una universitat coneguda i respectada i la universitat de recerca privada més gran especialitzada en ciències del Japó, amb quatre campus al centre de Tòquio i els seus suburbis i a Hokkaido. Fundada el 1881, la universitat ha contribuït contínuament al desenvolupament científic del Japó inculcant l'amor per la ciència a investigadors, tècnics i educadors.
Amb la missió de "Crear ciència i tecnologia per al desenvolupament harmoniós de la natura, els éssers humans i la societat", TUS ha dut a terme una àmplia gamma d'investigacions, des de la ciència bàsica fins a la ciència aplicada. TUS ha adoptat un enfocament multidisciplinari de la investigació i ha dut a terme un estudi intensiu en alguns dels camps més vitals actuals. TUS és una meritocràcia on es reconeix i es nodreix el millor de la ciència. És l’única universitat privada del Japó que ha obtingut un premi Nobel i l’única universitat privada a Àsia que ha obtingut els premis Nobel en el camp de les ciències naturals.
Sobre el professor associat Tadayoshi Hayata de la Tokyo Science University
Des del 2018, el doctor Tadayoshi Hayata és professor associat i investigador principal del Departament de Farmacologia Molecular de la Facultat de Ciències Farmacèutiques de la Universitat de Ciències de Tòquio. El seu laboratori se centra en el metabolisme ossi, la diferenciació cel·lular, la farmacologia molecular i camps similars per entendre la naturalesa de les malalties òssies i articulars i trobar dianes terapèutiques. El doctor Hayata està afiliat a diverses societats japoneses i a la Societat Americana d’Investigació sobre Os i Minerals. Ha publicat més de 50 articles originals i ha presentat més de 150 presentacions en conferències acadèmiques. A més, la seva investigació sobre l'osteoporosi ha arribat als diaris japonesos diverses vegades.
Informació de finançament
Aquest estudi va comptar amb el suport de JSPS KAKENHI [número de subvenció 18K09053]; Nanken-Kyoten, TMDU (2019); la Fundació Nakatomi; Suport a la investigació d’Astellas; Contribució acadèmica de Pfizer; Contribució acadèmica Daiichi-Sankyo; Contribució acadèmica Teijin Pharma; Eli Lilly Japó Contribució acadèmica; Contribució acadèmica farmacèutica d’Otsuka; Contribució acadèmica de Shionogi; Contribució acadèmica farmacèutica de Chugai.
