DNAJB14 positively regulates RANKL-induced osteoclastogenesis

국문 초록 (Abstract)

생체의 골격 (Bone)내를 구성하는 세포 뿐 만 아니라 혈액 속의 세포가 만들어지는 과정을 조혈작용 (Hematopoiesis)이라 한다. 조혈작용은 골수 (Bone marrow)에 존재하는 조혈모세포 (Hematopoietic stem cell)로부터 시작된다. 다분화능 (multipotent)인 조혈모세포는 혈구 (myeloid)와 림프구 (lymphoid)인 두 가지 경로를 거쳐 분화한다. 혈구전구세포 (myeloid progenitor cell)는 거핵구 (megakaryote), 적혈구 (erythrocyte), 수지상세포 (dendritic cell), 호염기성세포 (basophil), 호중성구 (neutrophil), 호산구 (eosinophil), 단핵구 (monocyte), 대식세포 (macrophage), 파골세포 (osteoclast) 등으로 분화한다. 반면에, 림프전구세포 (lymphoid progenitor cell)는 B 세포 (B lymphocyte), T 세포 (T lymphocyte), 내추럴 킬러 세포 (natural killer cell) 등으로 분화한다. 선행 연구에 의하여 혈구 세포 계열인 파골세포, 대식세포, 수지상세포의 유전자 내 발현 프로파일 (gene expression profile)이 cDNA microarray를 통하여 분석되었고, 파골세포 분화 (differentiation) 과정 중 특이적으로 발현하는 후보군인 DNAJB14 유전자를 선발 (screening)하였다.
DNAJB14은 3개의 domain (J domain, Glycine/phenylalanine rich domain, transmembrane domain)을 가지고 있는 소포체 (endoplasmic reticulum)에 존재하는 막단백질 (membrane protein)이다. DNAJB14은 소포체에서 샤페론 (chaperone)과 함께 비접힘 단백질 (unfolded, misfolded protein)을 조절하는 co-chaperone으로서의 역할이 알려져 있으나 파골세포 내에서의 역할과 정확한 메커니즘이 보고된 바 없어, 이에 관련된 연구를 수행하였다.
파골세포의 분화에 필수요소인 RANKL를 처리하고 그 때, DNAJB14이 과발현 (overexpression)되었을 때 또는 knock-down 되었을 때 파골세포의 분화 정도와 파골세포 분화의 마스터 분자 (master molecule)인 NFATc1을 비롯하여 cathepsinK, DC-STRAMP, TRAP, OSCAR 등 파골세포 특이적인 유전자의 발현을 확인함으로써 DNAJB14 유전자가 파골세포 분화 과정 중에 수행하는 역할을 확인하였다. 또한 DNAJB14의 deletion mutant를 제작하여 DNAJB14의 J domain이 이러한 역할을 수행한다는 것을 확인하였다. 이러한 발견은 DNAJB14가 소포체에서 co-chaperone 으로 역할을 할 뿐만 아니라 파골세포의 분화에도 영향을 미치고 있고, 이러한 영향은 DNAJB14의 J domain을 통하여 이루어지고 있음을 첫 번째로 보여주는 연구성과라고 할 수 있다.

목차 (Table of Contents)

• 1. Introduction 1
• 2. Materials and methods 7
• 2.1 Materials 7
• 2.2 Cell culture 7
• 2.3 Preparation of bone marrow-derived macrophages (BMMs) 7
• 2.4 Retroviral infection 8
• 2.5 Osteoclast formation 8
• 2.6 Tartrate resistant acid phosphatase (TRAP) staining and solution assay 9
• 2.7 Actin ring staining 9
• 2.8 Semiquantitative RT PCR 10
• 2.9 Real-time PCR 10
• 2.10 Transfection 11
• 2.11 Immunoblotting 11
• 3. Results 12
• 3.1 DNAJB14 is expressed during osteoclastogenesis 12
• 3.2 Overexpression of DNAJB14 in BMMs increases osteoclast differentiation in vitro 14
• 3.3 Overexpression of DNAJB14 in BMMs increases the expression of, DC-STAMP, CathepsinK, TRAP, NFATc1 and decreases the expression of IRF8 17
• 3.4 Knockdown of DNAJB14 in BMMs decreases osteoclast differentiation in vitro 19
• 3.5 DNAJB14 activates osteoclastogenesis through J-domain 23
• 4. Discussion 25
• 5. References 27
• Abstract 29