MAPK phosphatase-3의 파골세포 분화에의 연관성

Abstract

파골세포(osteoclast) 는 우리 몸에서 뼈를 분해함으로써 뼈의 재구성 (remodeling) 과 항상성 (homeostasis) 에 중요하게 작용하는 다핵세포 (multinucleated cell) 이다. 파골세포는 TRANCE (tumornecrosis factor related activation induced cytokine) 자극에 의해 그 전구체인 대식세포 (macrophage) 로부터 분화한다. 분화과정에 있어서 TRANCE 자극에 의해 활성산소종이 나오고, 이로 인해 MAPK family 중 JNK와 p38이 활성화 되어 파골세포의 분화가 일어난다. 그러나 활성산소종이 MAPKs를 조절하는 기작에 대해 알려지지 않았다. MAPK phosphatases (MKPs) 는 활성산소종에 의해 불활성화 됨으로써 MAPKs를 조절한다는 보고를 바탕으로 파골세포 분화에 있어서 MKPs가 활성산소종과 MAPKs의 활성화 사이의 연결고리로 작용할 것이라 생각하였다. quantitative real-time PCR을 통하여 파골세포 전구체에서 MKPs의 발현을 조사한 결과 MKP-1이 가장 많이 발현되었고, MKP-3와 MKP-5가 그 다음으로 발현되었다. 다른 MKPs는 매우 낮은 양으로 발현되었다. 파골세포 전구체에서 발현되는 MKPs 중, MKP-3는 TRANCE 자극에 의해 JNK와 p38의 활성을 조절하였다. 또한 MKP-3의 phosphatase 기능을 없애버렸을 경우와 siRNA를 통해 MKP-3의 유전자를 적은 양으로 발현시켰을 경우에 파골세포의 분화가 촉진되었다. 그러므로 이들의 결과를 통해 MKP-3가 파골세포의 분화에 중요하게 작용함을 알 수 있었다.;Osteoclasts are tissue-specific multinucleated cells that are responsible for progressive and excessive bone resorption and indispensable for balance in bone remodeling. Signaling by Tumor necrosis factor-related activation induced cytokine (TRANCE) is essential for osteoclastogenesis. TRANCE stimulation of bone-marrow derived macrophage (BMM) cells induces ROS generation which is necessary to activation of MAP kinases (MAPKs) including JNK and p38, thus leads to osteoclast differentiation. However, the detail mechanism is not clear. It has been known that MAPK phosphatases (MKPs) play a pivotal role in the negative regulation of MAPKs through inactivation by ROS. Therefore, I investigated whether MKPs function as the linkage between ROS and MAP kinases in osteoclast differentiation. I examined the mRNA expression level of MKPs through quantitative real-time PCR. MKP-1 was expressed in BMM cells at the highest level. The mRNA expression of MKP-3 and MKP-5 was lower than that of MKP-1 and the others were expressed at a basal level. Among them, MKP-3 serves to regulate JNK and p38 activation in response to TRANCE in 293-TR cells that express Flag epitope-tagged TRANCE-Receptor inducibly in 293 cell line. Overexpression of catalytic mutant MKP-3 or down-regulation of MKP-3 by siRNA promoted differentiation of osteoclsat precursor cells into tartrate-resistant acid phosphatase-positive (TRAP-positive) multinucleated cells. Therefore, these results suggest that MKP-3, which is a member of MAPK phosphatases, is involved in osteoclast differentiation.