Inhibitory roles of TRP14 in RANKL-induced ostoeclast differentiation

Abstract

Thioredoxin-related protein 14 (TRP14)는 14 kDa 정도 크기의 이황화물 환원 효소로써 이 단백질이 TNFα 자극에 의한 NF-κB와 mitogenactivated protein kinases (MAPKs)를 조절하는 것이 알려져 있다. 그리고파골 세포 (osteoclast)는 우리 몸에서 뼈를 분해함으로써 뼈의 재구성(remodeling) 과 항상성 (homeostasis)에 중요하게 작용하는 다핵세포(multinucleated cell)이다. Receptor activator of NF-κB ligand (RANKL)은 단핵/대식세포로부터 파골 세포로 분화하는데 필수적이고, 이러한 신호전달과정에서 NF-κB와 MAPK가 중요한 신호전달물질로 알려져 있다. TRP14이 파골 세포 분화에 영향을 미치는 지 알아보기 위해 TRP14의 양이 감소된 RAW264.7 stable cell line을 만들었으며 이 세포에서 대조군보다 파골 세포 분화가 촉진되는 것을 확인하였다. 또한 이 세포에서 RANKL 자극에 의해 IκBα와 JNK, p38의 인산화가 더 빠르고 강하게 되는 것을 알 수 있었다. 다음으로 파골 세포 분화에 필수적인 NFATc1의 발현에 TRP14이 영향을 주는 지에 대하여 알아 보았는데, TRP14의 발현이 감소된 세포에서 RANKL에 의한 NFATc1의 발현이 크게 증가하는 것을 볼 수 있었다. 성숙한 파골 세포에서 발견할 수 있는 actin ring의 형성도 TRP14의 발현 양이 감소된 세포에서 더 빠른 시간에 더 큰 actin ring 이 관찰되었다. 그리고 이렇게 RAW264.7 세포의 결과와 마찬가지로 TRP14의 발현이 억제된 BMM에서도 같은 결과를 볼 수 있었다. 즉 BMM에서도 TRP14 발현의 감소가 RANKL에 의한 파골 세포 분화, IκBα와 JNK의 인산화를 증가시켰다. 이러한 결과들은 TRP14이 RANKL에 의한 NF-κB 와 MAPK의 활성화를 저해함으로써 파골 세포 분화를 억제한다는 것을 시사한다.;Thioredoxin-related protein 14 (TRP14) is a novel 14-kDa disulfide reductase, which regulates NF-κB and mitogen-activated protein kinases (MAPKs) in TNFα signaling pathways. To demonstrate physiological relevance of TRP14 to the regulation of NF-κB and MAPK, I examined whether TRP14 can inhibit osteoclast differentiation. Osteoclast differentiation of RAW264.7 macrophages by receptor activator of NF-κB ligand (RANKL) was enhanced by depletion of TRP14, while it was inhibited by TRP14 overexpression, as revealed by tartrateresistant acid phosphatase staining and activity assay. When RAW264.7 cells was exposed to RANKL, depletion of TRP14 augmented phosphorylation and degradation of IκBα, and activation of c-Jun NH2-terminal kinase (JNK) and p38 as well as consequent induction of nuclear factor of activated T cell, cytoplasmic 1 (NFATc1) that is a pivotal determinant of osteoclastogenesis. In addition depletion of TRP14 strongly expanded actin ring formation that is a prerequisite for osteoclast bone resorption. Moreover, in bone marrow-derived macrophages, depletion of TRP14 augmented not only osteoclast differentiation, but also activation of NF-κB and JNK. These results suggest that TRP14 attenuates RANKL-induced osteoclast differentiation through inhibiting NF-κB and MAPK.