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Osteoblast에서 탈분극 및 NO에 의한 mitogen-activated protein kinase의 활성화에 대한 연구 : Differential activation of extracellular-regulated kinase/mitogen-activated protein kinase by depolarization and nitric oxide in osteoblast-like cells 원문보기

  • 저자

    배남조

  • 학위수여기관

    동아대학교 대학원

  • 학위구분

    국내박사

  • 학과

    의학과

  • 지도교수

  • 발행년도

    1999

  • 총페이지

    iv, 27p.

  • 키워드

    nitric oxide mitogen-activated protein kinase Osteblast 탈분극;

  • 언어

    eng

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T10067380&outLink=K  

  • 초록

    Osteoblast는 성장인자 및 stress 등 여러 가지 외부 환경 인자들에 반응하여 증식과 분화가 일어나며, 이때 mitogen-activated protein (MAP) kinase의 활성이 세포 외부 인자가 작용하는 수용체와 증식 및 분화를 위한 특정 유전자의 발현을 연결해 주는 가장 중요한 신호전달 과정이다. 막전압의 변화 및 nitric oxide (NO)는 osteoblast에서 세포의 증식과 분화에 영향을 주며, bone metabolism과도 밀접한 관계가 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 osteosarcoma cell line인 G-292 세포를 이용하여 세포막의 탈분극과 NO가 MAP kinase의 활성화와 c-fos 발현에 관계하는지 관찰하고 나아가 osteoblast의 증식 및 분화에 미치는 효과를 밝히고자 하였다. 배양된 G-292 세포에서 외부 용액에 55mM KCI 용액을 가하여 탈분극을 유발시킨 뒤 시간 경과에 따른 MAP kinase의 활성화와 c-fos 발현을 phosphorylated ERK (extracellular signal-regulated protein kinase) 및 c-fos 항체를 이용하여 western blot으로 관찰하였다. 그 결과, 막의 탈분극은 세포내 칼슘농도를 증가시켜 ERK의 활성화와 c-fos 발현을 유발시켰으며, 이 효과는 ERK 억제제인 PD98059에 의하여 완전히 봉쇄되었다. NO 공여자인 sodiun nitroprusside (SNP)도 ERK의 활성화와 c-fos 발현을 유발시켰는데, 이 효과는 cGMP에 의존적인 기전과 cGMP에 비의존적인 기전이 모두 관여하는 것으로 보였다. 막의 탈분극은 세포의 증식은 억제시키나, 분화를 촉진시키는 작용이 있었으며, 이 작용은 ERK의 활성화와 c-fos 발현에 의해 매개 되었다. SNP도 부분적으로 ERK의 활성화를 통한 c-fos 발현에 의해 분화를 촉진시키는 효과가 관찰되었다. 골조직에 작용하는 여러 가지 호르몬 중 세포 내 cAMP를 증가시키는 PTH은 ERK의 활성화 및 c-fos 발현을 억제시켰으며, 세포내 칼슘을 증가시키는 것으로 알려진 Vitamin D, calcitonin 및 PMA는 ERK의 활성화 및 c-fos 발현을 촉진시켰다. 이상의 결과는 osteoblast에서 막전압의 탈분극은 세포 내 칼슘 유입을 증가시킴으로서 ERK 활성화 및 c-fos 발현을 유발시켰으며, 이 신호전달체계는 osteoblast의 분화 지표인 osteocalcin 분비를 증가시키는 데 관여함을 시사한다. 또한 NO는 막전압에 의한 MAP kinase cascade를 증강시키는 상승효과가 있음을 관찰하였다.


    A variety of extracellular signals direct osteoblast to proliferate and differentiate by activating the mitogen-activated protein (MAP) kinases. Membrane depolarization and nitric oxide (NO) are important mediators in osteoblast metabolism. In the present study activation of mitogen-activated protein (MAP) kinase and c-fos expression in response to depolarization and NO were investigated in G-292 cells. Depolarization induced by 50 mM KCI increased ERK activation within 10 min. Fura 2 measurement showed that membrane depolarization increased intracellular Ca^(2+) by activating voltage-gated calcium channel. The activation of ERK by depolarization-induced calcium increase was a calmodulin-dependent process since the pretreatment of W13 or calmidazolium, specific calmodulin antagonists, blocked calcium-induced ERK activation. This finding indicates that the calmodulin-dependent activation of ERK is involved in calcium-induced c-fos expression. Sodium nitroprusside, known to release NO, dose-dependently activated ERK. NO-induced c-fos expression was partially inhibited by the PD98059. It was also observed that NO dose-dependently potentiates not only calcium-induced c-fos expression but also calcium-induced ERK activation. Both depolarization and NO increased osteocalcin gene expression, a differentiation marker in osteoblast, via ERK activation and c-fos induction. Among bone acting hormones, PTH downregulated ERK activation and c-fos induction while Vitamin D and calcitonin upregulated. Taken together, calcium- and NO-signals might converge into the MEK/ERK pathway, thereby enhance c-fos and osteocalcin expression in osteoblasts.


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