Regulator of calcineurin 1-4과 파골세포 분화의 관련성

Abstract

RCAN1은 calcineurin을 억제하는 내인성 단백질로 calcineurin-NFATc1 신호전달 경로와 관련된 질환의 병인에 중요한 역할을 담당한다. 특히 RCAN1-4 아형 유전자의 경우 NFATc1 전사인자에 의해 조절된다. RANKL 자극은 calcineurin-NFATc1 경로로 파골세포 분화를 유도하는데, RCAN1과 파골세포의 분화에 관련된 연구는 보고 된 바 없다. 따라서 본 연구는 RANKL 처리에 의해 파골세포 분화가 유도될 때 RCAN1이 calcineurin-NFATc1 경로에 미치는 영향을 in vitro에서 조사했다. 마우스로부터 분리한 골수단핵세포에 RANKL을 처리하여 파골세포 분화를 유도했다. RANKL 처리 후 조사 대상 유전자의 mRNA 발현과 단백질 발현을 각각 RT-PCR과 Western blot로써 측정했다. 마우스 RCAN1-4 vector를 파골전구세포인 RAW 264.7 단핵세포주와 골수단핵세포에 형질도입(transfection)시켜 RCAN1-4 유전자의 과발현을 유도했다. 형질도입 후 파골세포 분화의 형태적 변화는 TRAP 염색을 통해 관찰했다. RANKL 처리 후 NFATc1, calcineurin, RCAN1-4 mRNA 발현은 크게 증가했다. 단백질 발현의 경우 NFATc1과 RCAN1은 증가했으나 calcineurin은 대조군과 차이가 없었다. RCAN1-4 유전자의 과발현 유도 시 RCAN1-4 mRNA는 크게 증가되었으나 RCAN1 단백질 발현은 증가되지 않았다. 특히 RANKL 존재 시 RCAN1 유전자를 knock-down시켜도 RCAN1 발현은 정상적으로 유지되었다. 한편, NFATc1 발현은 과발현 유도시 감소했고 knock-down 유도 시 증가하는 경향을 보였다. RCAN1-4 유전자 과발현을 유도한 골수단핵세포에서 배양 5일 후 파골세포 분화는 대조군과 차이가 없었다. 이러한 결과는 RANKL에 의한 파골세포 분화 시 RCAN1이 calcineurin-NFATc1 경로를 통해 파골세포 분화에 미치는 영향은 제한적일 것으로 사료된다. Regulator of calcineurin 1 (RCAN1) is an endogenous calcineurin inhibitor that plays an important role in the pathogenesis of diseases related to the calcineurin-NFATc1 signaling pathway. The RCAN1-4 isoform is subject to NFATc1-dependent regulation. During receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand (RANKL)-stimulated osteoclastogenesis, the calcineurin-NFATc1 pathway is critical. Because there is little information available on the role of RCAN1 in osteoclast differentiation, this study investigated whether changes in RCAN1 expression are related to the calcineurin-NFATc1 pathway and osteoclast differentiation. Mouse bone marrow monocytes (BMMs) were treated with 50 ng/ml of RANKL and M-CSF. Expression levels of NFATc1, calcineurin, and RCAN1 isoforms were determined using RT-PCR and Western blotting. Osteoclast differentiation was examined using tartrate-resistent acid phosphatase (TRAP) staining. To evaluate the effect of RCAN1 overexpression on osteoclastogenesis, cells were transfected with a mouse RCAN1-4 cDNA plasmid. After RANKL stimulation of BMMs, expression of NFATc1 and RCAN1 was increased at the mRNA and protein level, while calcineurin expression was unchanged. When the RCAN1-4 gene construct was transfected, the expression of RCAN1 protein was not increased despite several-fold increases in RCAN1-4 mRNA expression. Regardless of RANKL stimulation, over-expression of RCAN1-4 tended to reduce NFATc1 expression and knock-down of RCAN1 increase it. While BMMs transfected with the RCAN1-4 vector were differentiated into distinct osteoclasts, their phenotypes did not vary from those of mock controls. These results suggest that RCAN1 has a limited effect on the calcineurin-NFATc1 pathway during RANKL-stimulated osteoclast differentiation.