View : 99 Download: 0

The functional study of macrophage survival and osteoclast differentiation

The functional study of macrophage survival and osteoclast differentiation
Issue Date
대학원 생명·약학부생명과학전공
이화여자대학교 대학원
The development of pluripotent hematopoietic stem cells into different cell types requires the expression of different sets of lineage-determining and lineage-specific genes. Myeloid stem cells generate progenitors of red blood cells (erythrocyte) or white blood cells (neutrophils, monocytes, dendritic cells). Monocyte/macrophages generated from hematopoietic stem cells are differentiated by macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) that regulates the proliferation or survival of monocyte/macrophage. Osteoclasts originate from hematopoietic stem cells and are formed by the fusion of monocyte/macrophage precursor cells. Osteoclast differentiation is activated by macrophage colony-stimulating factor (M-CSF), receptor activator of nuclear factor-κB ligand (RANKL). Therefore, a detailed understanding of the role of cytokines, such as RANKL and M-CSF, will lead to novel strategies for the treatment of various diseases, including osteoporosis, osteoarthritis, rheumatoid arthritis, paget’s disease, multiple myeloma and metastatic bone tumors. Here, I investigate not only positive role of EEIG1 in RANKL-induced osteoclastogenesis but also the function of SHP1 in M-CSF-induced monocyte/macrophage proliferation. The differentiation of osteoclasts is mainly regulated by signaling pathways activated by RANK-RANKL binding and by co-stimulatory signals linked to ITAM-containing adaptors. However, how RANK and ITAM signals are integrated remains unclear. In the first part, I suggest that RANKL-induced EEIG1 gene plays an important role in osteoclastogenic signaling as an integrator between RANK to ITAM-containing immune receptors, acting through feedback regulation of NFATc1 and prolonging ITAM signaling. In the second part, I investigate that the redox-sensitive Src homology region 2 domain-containing phosphatase 1 (SHP1) is a critical regulator of M-CSF-mediated signaling in bone marrow monocyte/macrophage lineage cells (BMMs) and M-CSF-mediated ROS generation leads to SHP1 oxidation, which promotes cell proliferation through the PI3K/Akt-dependent signaling pathway.;RANK ligand (RANKL) 에 의한 신호전달은 골수에서 유래한 단핵구/포식세포로부터의 파골세포로의 분화에 필수적이다. RANK, TRAF6, NF-κB 그리고 ITAM signaling 이 파골세포 분화에 중요한 단백질임은 잘 밝혀져 있으나, RANK 와 ITAM signaling 의 연결고리에 의한 파골세포 분화 및 신호 조절 단백질에 대해서는 명확하지 않다. 본 논문 첫 번째 장 에서는 RANKL에 의해 유도되는 신규 조절 단백질 Early estrogen-inducible gene 1 (EEIG1)이 파골세포의 분화에서 어떠한 역할을 하는가를 조사하였다. 파골세포 분화 과정 동안 RANKL에 의해 증가하는 단백질들을 찾기 위해 GeneChip 방법을 수행하였고, 그 결과 EEIG1 이 RANKL에 의해 유도됨을 확인하였다. EEIG1은 파골세포 분화에 NFATc1의 발현을 증가시킴으로써 긍정적 조절인자로 작용하는 것을 확인하였고, 이는 EEIG1 의 N-turminus와 RANK의 C-turminus의 결합을 통해 유도되는 현상임을 발견하였다. 또한 EEIG1은 ITAM signaling에 관계된 단백질 들과도 결합함을 통해 ITAM signaling에서도 중요한 역할을 함을 알게 되었고, 이러한 결과들은 EEIG1이 RANK 와 ITAM signaling 의 연결 인자로 파골세포의 분화를 조절함을 제시한다. Macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) 는 골수에서 유래한 대식세포 (macrophage)의 생존에 필수인자이다. 대식세포에 M-CSF 처리는 M-CSF receptor (c-fms) 와 NADPH oxidase (Nox) 를 경유하는 신호전달 경로를 통해 일시적으로 세포내의 활성산소종을 증가시킨다. 두 번째 장에서는 M-CSF에 의해 유도된 활성산소종이 Src homology 2 (SH2) domain-containing tyrosine phosphatases (SHP1)을 억제하여 대식세포의 생존에 어떻게 관여하는지에 대하여 조사하였다. M-CSF 에 의해 유도되는 신호전달 체계와 활성산소종에 의해 유도되는 신호전달 체계가 유사함을 통해 연관성을 찾고, M-CSF에 의해 활성산소종이 발생됨을 확인하였다. M-CSF에 의해 유도된 활성산소종은 특이적으로 SHP1의 cysteine 잔기에 산화(oxidation)를 일으키어 SHP1의 기능을 억제하는 효과를 가져왔다. SHP1의 과 발현 이나 SHP1의 결여에서 M-CSF에 의한 PI3K 와 Akt 의 인산화 가 조절됨을 발현하였다. PI3K 와 Akt 의 인산화는 세포의 생존에 관여하는 단백질로, SHP1의 활성산소종에 의한 억제가 M-CSF에 의한 세포 생존에 필요한 인자일 것이라 추측하여 세포 생존과 증식 실험을 한 결과 SHP1의 과 발현 이나 SHP1의 결여에서 세포의 생존과 증식이 Cyclin D 단백질의 조절에 의해 유지 되는 것을 확인하였다. 이러한 결과들은 M-CSF에 의해 유도된 활성산소종이 SHP1을 억제함으로 대식세포의 생존을 유지함을 제시한다.
Show the fulltext
Appears in Collections:
일반대학원 > 생명·약학부 > Theses_Ph.D
Files in This Item:
There are no files associated with this item.
RIS (EndNote)
XLS (Excel)


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.