Nuclear Factor of Activated T cells c1 (NFATc1) regulates TSPAN7 expression during osteoclastogenesis

Abstract

뼈의 재형성은 중간엽줄기세포(mesenchymal stem cell)로부터 유래된 조골세포(Osteoblast)와 조혈모세포(hematopoietic stem cell)로부터 유래된 파골세포(Osteoclast)에 의해 일어난다. 파골세포의 분화는 M-CSF와 RANKL에 의해 조절된다. 이 과정에서, 다양한 종류의 전사인자들이 발현된다. 이 전사인자들 중에서, NFATc1이 파골세포가 형성되는 과정에서 중요한 역할을 한다. 그 과정에서, NFATc1이 칼슘 신호전달 과정에서 활성화된다. 활성화된 NFATc1은 TRAP, OSCAR, Atp6v0d2등 여러 유전자들의 발현을 유도한다. TSPAN7은 tetraspanin 단백질계의 한 종류이며 RANKL에 의해 파골세포가 형성되는 후기 과정에 강하게 발현된다. 파골세포에서 TSPAN7은 인테그린을 통한 부착, 세포의 이동, 뼈 흡수 과정과 연관이 있다. 나는 NFATc1을 과발현하였을 때 TSPAN7의 발현이 증가하는 것을 확인하였고, 반대로 NFATc1의 억제제인 cyclosporin A을 처리하였을 때 RANKL에 의해 발현되는 TSPAN7의 발현 양이 줄어드는 것을 확인하였다. 게다가, TSPAN7의 1.2-kb의 프로모터 부위에는 NFATc1이 결합할 가능성이 있는 3개의 부분이 존재한다. 발광효소분석(luciferase assay)을 이용하여, 1.2-kb의 TSPAN7 luciferase reporter의 활성이 NFATc1에 의해 증가하는 것을 확인하였다. 덧붙여, NFATc1이 결합하는 부위에 특이적 돌연변이를 만들어 3개의 결합 부위 중 결합부위1이 NFATc1 특이적으로 결합하는 것을 확인하였다. 이러한 결과들은 NFATc1이 RANKL에 의한 파골세포 형성 과정에서 TSPAN7이 발현함에 중요한 전사인자라는 것을 시사한다. ;Bone remodeling depends on mesenchymal stem cell-derived osteoblasts and hematopoietic stem cell-derived osteoclasts. Osteoclast differentiation is regulated by the macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) and the receptor activator of nuclear factor kappa B (NF-κB) ligand (RANKL). In this pathway, various transcription factors are induced. Among these transcription factors, Nuclear Factor of Activated T cells c1 (NFATc1) has an important role in osteoclastogenesis. During osteoclastogenesis, NFATc1 is activated through calcium signaling. Activated NFATc1 induced gene expression such as TRAP, OSCAR, and Atp6v0d2. TSPAN7 is a member of tetraspanin proteins and strongly induced by RANKL at the late stage of osteoclastogenesis. In osteoclast, TSPAN7 is involved in integrin–mediated processes of adhesion, migration, and bone resorption. Here, I show that overexpression of NFATc1 increases expression of TSPAN7 and inhibition of NFATc1 by cyclosporin A decreases RANKL-induced TSPAN7 expression. Moreover, the 1.2-kb promoter region of the TSPAN7 gene contains three potential NFATc1-binding sites. Using luciferase assay, activity of the 1.2-kb TSPAN7 luciferase reporter construct is significantly increased by NFATc1. In addition, Site-directed mutant constructs confirmed that NFATc1-binding site 1 is NFATc1-specific. My results indicate that NFATc1 is an important transcription factor in the induction of TSPAN7 during RANKL-induced osteoclastogenesis.