YAP 및 TAZ: 태아 뼈 발달의 잠재적 핵심으로 확인된 단백질 파트너
한 쌍의 단백질인 YAP와 TAZ는 자궁 내 뼈 발달의 전도체로 확인되었으며 일반적으로 “취성 뼈 질환”으로 알려진 골형성 부전증과 같은 유전 질환에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 이 작은 동물 기반 연구는 오늘 발표되었습니다. 발달 세포 펜실베니아 대학교 페렐만 의과대학의 맥케이 정형외과 연구소 회원들이 이끄는 이 연구는 기계적 힘이 생물학에 어떻게 영향을 미치는지 연구하는 기계생물학 분야에 대한 이해를 더해줍니다.
“뼈 발달의 기계생물학에 대한 100년 이상의 연구에도 불구하고, 세포 및 분자 기반은 대부분 미스터리로 남아 있습니다”라고 이번 연구의 수석 저자이자 정형외과 부교수인 Joel Boerckel 박사는 말했습니다. “여기서 우리는 강제 활성화 유전자 조절 단백질인 YAP 및 TAZ에 의해 유도되어 신체의 초기 연골 주형을 뼈로 바꾸는 데 핵심이 되는 새로운 세포 집단을 식별합니다.”
Boerckel과 이번 연구의 제1저자인 전 Penn 생명공학 박사 과정 학생인 Joseph Collins 박사는 동료들과 함께 마우스 사지 발달 과정에서 개별 세포에서 발현되는 유전자를 단일 세포 서열 분석을 통해 자세히 조사하여 다음과 같은 종류의 세포를 발견하고 설명했습니다. 그들은 혈관과 함께 초기 연골을 “침략”하는 “혈관 관련 조골세포 전구체(VOP)”라고 명명했습니다. 조골세포는 뼈를 형성하고 고정하는 데 필요한 세포이기 때문에 이러한 세포는 본질적으로 뼈의 조부모가 되며 조골세포는 뼈의 부모가 됩니다.
그리고 중요한 것은 신체의 자연스러운 움직임에 민감한 YAP 및 TAZ라는 한 쌍의 단백질(팀의 이전 연구에서 초기 뼈 발달 및 재생에 결정적인 역할을 하는 것으로 나타났음)이 VOP에 대한 가이드 역할을 하여 전달된다는 것입니다. 신체의 기계생물학에서 수집한 신호입니다.
연구원들은 YAP와 TAZ가 뼈 발달의 중요한 측면인 연골에 혈관을 직접 통합하는 데 도움이 된다는 것을 발견했습니다. 그들은 먼저 인간 세포 모델에서 YAP와 TAZ를 유전적으로 제거함으로써 이러한 역할을 입증할 수 있었는데, 이는 새로운 혈관이 형성되는 과정인 혈관 신생을 멈추는 것으로 나타났습니다. 그런 다음 연구자들은 YAP와 TAZ를 복원하고 정상적인 혈관 신생을 다시 시작하는 CXCL12라는 특수한 다양한 단백질로 인간 세포 모델을 처리했습니다.
이 연구는 University College Dublin의 Niamh Nowlan 박사와의 오랜 협력의 결과입니다. 그의 연구실은 기계적 힘이 동물 모델과 인간 환자의 골격 발달을 어떻게 지시하는지에 초점을 맞추고 있습니다.
Boerckel, Collins 및 그들의 팀이 뼈 발달에 대한 탐구를 기계생물학에 대한 이해를 높이기 위한 렌즈로 사용하는 것도 적절합니다.
Boerckel은 “뼈 발달에 대한 연구는 기계생물학의 탄생지입니다.”라고 말했습니다. “예를 들어 울프의 뼈 변형 법칙에 따르면 소주골(해면골)은 그에 가해지는 응력에 따라 적응하는 방식으로 이루어집니다. 그러나 Julius Wolff는 1894년 저서에서 소주골보다는 뼈 발달에 초점을 맞추는 데 더 많은 시간을 할애했습니다. “
Penn 연구원들은 뼈 발달과 기계생물학에 대한 연구에서 수집한 정보를 통해 이제 유전적 및 선천성 근골격 질환에 대한 지식과 치료에 대한 정보를 제공할 수 있다고 믿습니다. 여기에는 신체가 콜라겐을 올바르게 생성하지 않아 뼈가 쉽게 부러질 수 있는 취성 뼈 질환 또는 제한된 태아 움직임으로 인해 관절이 부적절하게 발달하는 상태인 관절만곡증이 포함됩니다.
Boerckel은 “우리는 이러한 발견을 사용하여 직접적인 기계적 또는 약리학적 수단을 통해 이러한 세포와 경로를 표적으로 삼아 자궁 내 세포 기능과 적절한 뼈 발달을 복원하고 잠재적으로 이러한 유형의 상태를 예방하기 위해 노력하고 있습니다”라고 말했습니다.
이 연구는 국립 관절염 및 근골격계 및 피부 질환 연구소(R01 AR073809, R01 AR074948, P30AR069619, NSF CMMI 1548571)와 유럽 연구 위원회(336306)의 자금 지원을 받았습니다.
출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/01/240104210203.htm
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