ペルオキシレドキシン5は、骨再生時にhnRNPKとの相互作用を通じて骨形成分化を制御している

Peroxiredoxin 5 regulates osteogenic differentiation through interaction with hnRNPK during bone regeneration.

抄録

ペルオキシレドキシン5（Prdx5）は、ストレスによる細胞応答を介した病態生理制御に関与している。しかし、骨におけるその機能はほとんど不明なままである。今回、我々は、Prdx5が破骨細胞および骨芽細胞の分化に関与し、ノックアウト（）雄マウスにおいて骨粗鬆症の表現型が生じることを明らかにした。Prdx5の骨における機能を調べるために、骨芽細胞は免疫沈降法（IP）および液体クロマトグラフィーとタンデム質量分析計を組み合わせた方法（LC-MS/MS）で、破骨細胞はRNA-シークエンスで分析した。Heterogeneous nuclear ribonucleoprotein K（hnRNPK）は、in vitroでの骨芽細胞分化におけるPrdx5の潜在的結合パートナーとして同定された。Prdx5は、hnRNPKを介したオステオカルシン（）発現のネガティブレギュレーターとして働くことがわかった。さらに、トランスクリプトーム解析により、マウスの骨髄由来マクロファージからin vitroで分化した破骨細胞は、いくつかの破骨細胞関連遺伝子の発現が増強されていることが明らかになった。これらのことから、Prdx5は、骨芽細胞の分化を制御することで、骨の恒常性維持に寄与している可能性が示唆された。本研究は、Prdx5の骨リモデリングにおける新たな機能を提唱し、骨疾患の治療法開発に役立てることを目的としている。

Peroxiredoxin 5 (Prdx5) is involved in pathophysiological regulation via the stress-induced cellular response. However, its function in the bone remains largely unknown. Here, we show that Prdx5 is involved in osteoclast and osteoblast differentiation, resulting in osteoporotic phenotypes in knockout () male mice. To investigate the function of Prdx5 in the bone, osteoblasts were analyzed through immunoprecipitation (IP) and liquid chromatography combined with tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) methods, while osteoclasts were analyzed through RNA-sequencing. Heterogeneous nuclear ribonucleoprotein K (hnRNPK) was identified as a potential binding partner of Prdx5 during osteoblast differentiation in vitro. Prdx5 acts as a negative regulator of hnRNPK-mediated osteocalcin () expression. In addition, transcriptomic analysis revealed that in vitro differentiated osteoclasts from the bone marrow-derived macrophages of mice showed enhanced expression of several osteoclast-related genes. These findings indicate that Prdx5 might contribute to the maintenance of bone homeostasis by regulating osteoblast differentiation. This study proposes a new function of Prdx5 in bone remodeling that may be used in developing therapeutic strategies for bone diseases.