試薬ニコチンアミドモノヌクレオチド(NMN)は、ヌクレオソームアセンブリタンパク質1like-2(NAP1L2)にドッキングして、骨間葉系幹細胞の「ステム性」を再活性化することが発表されました。
この研究は、NMNがSIRT1タンパク質に結合して骨再生(骨形成)のための遺伝子を活性化することを示唆しており、骨形成を刺激することによりNMNは骨粗鬆症の進行を予防し得るとの認識を示しています。
NMNは骨組織幹細胞を若返らせることを示した研究
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Senescence of bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) impairs stemness and osteogenic differentiation, but the key regulators for senescence and the related osteogenesis are not well defined. Herein, we screened the gene expression profiles of human BMSCs from young and old donors and identified that elevation of the nucleosome assembly protein 1-like 2 (NAP1L2) expression was correlated with BMSC senescence and impaired osteogenesis. Elevated NAP1L2 expression was observed in replicative cell senescence and induced cell senescence in vitro, and in age-related senescent human and mouse BMSCs in vivo, concomitant with significantly augmented chromatin accessibility detected by ATAC-seq. Loss- and gain-of-functions of NAP1L2 affected activation of NF-κB pathway, status of histone 3 lysine 14 acetylation (H3K14ac), and chromatin accessibility on osteogenic genes in BMSCs. Mechanistic studies revealed that NAP1L2, a histone chaperone, recruited SIRT1 to deacetylate H3K14ac on promoters of osteogenic genes such as Runx2, Sp7, and Bglap and suppressed the osteogenic differentiation of BMSCs. Importantly, molecular docking analysis showed a possible bond between NAP1L2 and an anti-aging reagent, the nicotinamide mononucleotide (NMN), and indeed, administration of NMN alleviated senescent phenotypes of BMSCs. In vivo and clinical evidence from aging mice and patients with senile osteoporosis also confirmed that elevation of NAP1L2 expression was associated with suppressed osteoblastogenesis. Taken together, our findings suggest that NAP1L2 is a regulator of both BMSC cell senescence and osteogenic differentiation, and provide a new theoretical basis for aging-related disease.
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骨髄間葉系幹細胞(BMSCs)の老化は、幹細胞性や骨形成分化を損なうが、老化とそれに関連する骨形成の主要な制御因子はよく定義されていない。
ここでは、若年および老齢のドナーから得たヒトBMSCsの遺伝子発現プロファイルをスクリーニングし、nucleosome assembly protein 1-like 2(NAP1L2)の発現上昇がBMSCの老化および骨形成障害と相関することを同定した。
NAP1L2の発現上昇は、in vitroの複製細胞老化や誘導細胞老化、in vivoの加齢性老化ヒトおよびマウスBMSCsで観察され、ATAC-seqで検出されたクロマチンアクセスの有意な増大と関連していた。
NAP1L2 の機能喪失および機能獲得は、BMSCs における NF-κB 経路の活性化、ヒストン 3 リジン 14 のアセチル化(H3K14ac)の状態、および骨形成遺伝子におけるクロマチンアクセシビリティに影響を及ぼすことが明らかになった。
その結果、ヒストンシャペロンである NAP1L2 が SIRT1 をリクルートして Runx2, Sp7, Bglap などの骨形成遺伝子のプロモーター上の H3K14ac を脱アセチル化し、BMSCs の骨形成分化を抑制することが明らかとなりました。
また、分子ドッキング解析により、NAP1L2と老化防止剤であるニコチンアミドモノヌクレオチド(NMN)との結合の可能性が示され、実際にNMNの投与によりBMSCsの老化表現型が緩和されることが確認された。
また、加齢マウスや老人性骨粗鬆症患者のin vivoおよび臨床の証拠から、NAP1L2の発現上昇が骨芽細胞形成の抑制と関連していることが確認された。
以上のことから、NAP1L2がBMSC細胞の老化と骨形成分化の両方の制御因子であることが示唆され、老化関連疾患の新たな理論的根拠を提供するものである。
転載元文献
Meilin Hu,Liangyu Xing,Li Zhang,Fan Liu,Sheng Wang,Ying Xie,Jingjing Wang,Hongmei Jiang,Jing Guo,Xin Li,Jingya Wang,Lei Sui,Changyi Li,Dayong Liu,Zhiqiang Liu
First published: 15 January 2022 https://doi.org/10.1111/acel.13551Citations: 1
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