Kaulai yra gyvas audinys, ant kurio yra sukonstruotas žmogaus skeletas, ir jie atlieka pagrindinį vaidmenį fiziniams judesiams. Struktūrinis kaulų vientisumas buvo priskiriamas kaulų remodeliacijai – labai reguliuojamam kaulų formavimosi ir kaulų rezorbcijos procesui (tirpinant senus ir pažeistus kaulus), kurį skatina atitinkamai osteoblastų ir osteoklastų kaulų ląstelės.
Sutrikęs kaulų remodeliavimo procesas gali sukelti trapius kaulus ir galiausiai sukelti žalingas sveikatos sąlygas, tokias kaip osteoporozė ir sąnarių lūžiai. Todėl kaulų remodeliavimo mechanizmų tyrimai sulaukė mokslininkų iš viso pasaulio dėmesio.
Nors keli moksliniai pranešimai atskleidė skirtingus osteoklastų ir osteoblastų diferenciacijos reguliavimo mechanizmus, mažai žinoma apie bendrus veiksnius, turinčius įtakos tiek osteoklastų, tiek osteoblastų vystymuisi.
Siekdama nustatyti naujus kaulų remodeliavimosi veiksnius ir susijusius mechanizmus, susijusius su osteoklastų ir osteoblastų diferenciacija, tyrėjų komanda, vadovaujama profesoriaus Tomoki Nakashima iš Tokijo mokslų instituto (Tokijo mokslas), Japonija, Odontologijos fakulteto, atliko keletą pažangių genetinių tyrimų. eksperimentai su pelėmis ir laboratorijoje išaugintomis ląstelėmis. Jų tyrimų rezultatai buvo paskelbti m Gamtos komunikacijos 2025 metų sausio 2 dieną.
Pasidalydamas pagrindinėmis savo tyrimo įžvalgomis, Nakashima paaiškina: „Iš pradžių mes atlikome nuodugnią ląstelių, gautų iš pelių su specifiniais DNR sekos pokyčiais, genų ekspresijos modelių analizę. Šiose ląstelėse genų ekspresijos profiliui trūksta pagrindinių transkripcijos faktorių, kurie yra reguliuojantys baltymai, kontroliuojantys genetinės informacijos transkripciją, parodė, kad šeima, kurios sekos panašumas yra 102 nario A (Fam102a) genas, buvo pagrindinis reguliuojant abu osteoklastų ir osteoblastų diferenciacija“.
Po Fam102a atradimo, reguliuojančio tiek osteoklastų, tiek osteoblastų diferenciaciją, mokslininkai sutelkė dėmesį į pagrindinių molekulinių sąveikų, skatinančių kaulų remodeliavimo procesą, nustatymą. Jie nustatė, kad Fam102a baltymas sustiprino osteoblastų diferenciaciją, reguliuodamas Osterix baltymo ekspresiją lokalizuodamas su runtu susijusį transkripcijos faktorių 2 (Runx2).
Be to, Nakashima ir bendradarbiai atliko įvairius genetinius eksperimentus su pelėmis, kurioms trūksta Fam102a, kad atskleistų Fam102a svarbą kaulų remodeliavimui. Jie pastebėjo, kad Fam102a skatino osteoklastų ir osteoblastų diferenciaciją, o Fam102a ištrynimas sukėlė į osteoporozę panašią pelių būklę, kuriai būdingas mažas kaulų tūris.
Vėlesniuose eksperimentuose mokslininkai naudojo bendro imunoprecipitacijos testą – biochemijos metodą baltymų ir baltymų sąveikai nustatyti. Analizė atskleidė reikšmingą jungimosi sąveiką tarp Fam102a ir karioferino subvieneto alfa 2 (Kpna2) – baltymo, kuris perneša molekules per branduolio membraną. Šis atradimas parodė, kad Fam102a priklausė nuo Kpna2, kad reguliuotų Runx2 aktyvumą diferencijuojant osteoblastus.
Papildomos osteoblastų, neturinčių Fam102a, genų ekspresijos analizės atskleidė, kad rekombinacijos signalą surišantis baltymas, panašus į imunoglobulino κ J regioną (Rbpjl), buvo labiausiai sumažintas transkripcijos faktorius ir patvirtino Fam102a-Rbpjl ašies vaidmenį osteoblastų diferenciacijoje.
Apibendrinant, šis tyrimas išaiškina kaulų metabolizmo mechanizmus ir pagerina mūsų supratimą apie kaulų remodeliavimą. Nakashima baigia pabrėždama galimus šio tyrimo pritaikymus: „Mūsų tyrimas atskleidžia svarbias molekulines sąveikas, susijusias su kaulų remodeliavimo procesu, ir gali padėti plėtoti naujoviškus osteoporozės gydymo būdus“.