Kemik Yenilenme Sürecinde Kritik Faktör Keşfedildi
Yeni Keşfedilen Faktör İle Kemik Yenilenme Süreci Açıklığa Kavuşuyor
Kemikler, insan iskeletinin oluşturulduğu canlı dokudur ve fiziksel hareketleri mümkün kılan önemli bir rol oynar. Kemiklerin yapısal bütünlüğü, kemik oluşumu ve kemik rezorpsiyonu (eski ve hasarlı kemiklerin çözülmesi) süreci olarak bilinen kemik yenilenmesine bağlanmıştır. Bu süreç, sırasıyla osteoblast ve osteoklast kemik hücreleri tarafından yönlendirilen oldukça düzenlenmiş bir süreçtir. Bozulmuş bir kemik yenilenme süreci, kırılgan kemiklere ve sonuç olarak osteoporoz ve eklem kırıkları gibi zararlı sağlık koşullarına yol açabilir. Bu nedenle, kemik yenilenme mekanizmalarına yönelik araştırmalar, dünya çapındaki bilim insanlarının dikkatini çekmiştir.
Osteoklast ve osteoblast farklılaşmasının belirgin düzenleyici mekanizmalarını ortaya koyan birkaç bilimsel raporun yanı sıra, her iki hücre türünün gelişimini etkileyen ortak faktörler hakkında az bilgi bulunmaktadır. Osteoklast ve osteoblast farklılaşımında rol oynayan yeni kemik yenilenme faktörlerini ve ilişkili mekanizmaları tanımlamak amacıyla Japonya, Bilim Tokyo Enstitüsü Diş Hekimliği Fakültesi’nden Profesör Tomoki Nakashima liderliğindeki bir araştırma ekibi, farelerde ve laboratuvarda yetiştirilen hücrelerde ileri genetik deneyler yaptı. Araştırma bulguları, 02 Ocak 2025 tarihinde Nature Communications dergisinde yayımlandı.
Çalışmalarından elde ettikleri önemli bilgileri paylaşan Nakashima, “İlk olarak, DNA dizisinde belirli değişikliklere sahip farelerden elde edilen hücrelerin gen ifade desenlerine derinlemesine analizler gerçekleştirdik. Bu önemli transkripsiyon faktörleri eksik olan hücrelerdeki gen ifade profili, aile benzerlik dizisi 102 üyesi A (Fam102a) geninin hem osteoklast hem de osteoblast farklılaşımını düzenlemede merkezi bir rol oynadığını gösterdi.”
Kemik Yenilenme Sürecini Etkileyen Moleküler Etkileşimler
Fam102a’nın hem osteoklast hem de osteoblast farklılaşımını düzenlemedeki rolünü keşfettikten sonra, araştırmacılar kemik yenilenme sürecini yönlendiren temel moleküler etkileşimleri tanımlamaya odaklandılar. Fam102a proteinin, runt ilgili transkripsiyon faktör 2 (Runx2) lokalizasyonu aracılığıyla Osterix proteini ifadesini düzenleyerek osteoblast farklılaşımını artırdığını buldular.
Ayrıca, Nakashima ve ortak araştırmacıları, kemik yenilenmesinde Fam102a’nın önemini ortaya koymak için Fam102a eksik farelerde çeşitli genetik deneyler yaptılar. Fam102a’nın hem osteoklastların hem de osteoblastların farklılaşmasını teşvik ettiğini ve Fam102a’nın silinmesinin farelerde düşük kemik hacmi ile karakterize olan bir osteoporoz benzeri duruma yol açtığını gözlemlediler.
Geniş Kapsamlı Araştırmanın Sonuçları
Sonraki deneylerde, bilim insanları, protein-protein etkileşimlerini belirlemek için bir biyokimya tabanlı yöntem olan ko-immünopresipitasyon deneyini kullandılar. Analiz, Fam102a ve molekülleri nükleer zarın üzerinden taşıyan bir protein olan karyopherin alt birimi alfa 2 (Kpna2) arasında önemli bir bağlama etkileşimi ortaya koydu. Bu bulgu, Fam102a’nın, osteoblast farklılaşımı sırasında Runx2 aktivitesini düzenlemek için Kpna2’ye bağımlı olduğunu gösterdi.
Fam102a’yı eksik olan osteoblastlarının gen ifade analizleri, rekombinasyon sinyal bağlayıcı protein için immünoglobulin κ J bölgesi benzeri (Rbpjl) en çok düşük düzeyde olan transkripsiyon faktörü olduğunu ortaya koydu ve Fam102a-Rbpjl ekseni’nin osteoblast farklılaşımındaki rolünü onayladı.
Bu çalışma, kemik metabolizmasında yer alan mekanizmaları aydınlatmakta ve kemik yenilenme konusundaki anlayışımızı ilerletmektedir. Nakashima, “Çalışmamız, kemik yenilenme sürecinde yer alan kritik moleküler etkileşimleri aydınlatıyor ve yenilikçi osteoporoz tedavilerinin geliştirilmesine yardımcı olabilir” diyerek mevcut araştırmanın potansiyel uygulamalarına dikkat çekmektedir.
Kaynak:Yamashita, Y., et al. (2025) Fam102a Runx2 ve Rbpjl’i Osterix ifadesi ve kemik oluşumunu kolaylaştırmak için taşır. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-024-55451-z.
