軟骨の発達におけるERG（ETS関連遺伝子）の役割

目的：機能と発達の運命に基づいて、軟骨組織は、過渡（胚または成長板）軟骨と永久軟骨の2つのタイプに広く分類できます。一時的な軟骨の軟骨細胞は、肥大細胞に末端分化を受け、軟骨マトリックスの鉱化を誘導し、最終的に消滅し、骨に置き換えられます。一方、永久軟骨の軟骨細胞は、それ以上の区別をせず、肥大にならず、関節や気管リングを含む特定の場所で生涯を通じて持続します。多くの研究では、構造、マトリックスの組成、および永久的および一時的な軟骨の間の生物学的特性の違いが説明されていますが、永久的および一時的な軟骨の運命がどのように決定されるかはあまり理解されていません。以前の研究では、永久軟骨から分離された軟骨細胞は、培養で成長した成熟肥大表現型のマーカーを発現する可能性があることを実証し、細胞肥大はすべての軟骨細胞の固有の特性であり、in vivoの永久軟骨で活発にサイレンテーションされなければならないことを示唆しています。ただし、これらのサイレンシングメカニズムはほとんど不明です。この論文では、最初に過渡および永久軟骨における軟骨細胞の性質をレビューし、次にETS転写因子Chergの新しいバリアントのクローニングと特性評価を報告します。。 設計：Cherg（C-1-1）の新規バリアントのクローニングのために、17日目のチック胚の軟骨大腿骨またはTibiotarsusからRNAを分離し、プライマーで逆転写ポリメラーゼ連鎖反応（RT-PCR）のために処理しました。81および72 bpのセグメントの上流および下流のシーケンスから、哺乳類では剥離しています。ChergとC-1-1の機能の調査のために、レトロウイルス（RCAS）システムを使用して、培養されたひよこ軟骨細胞またはひよこ胚の発達中の四肢のChergまたはC-1-1を過剰発現し、表現型の変化を調べました。感染した軟骨細胞または感染した肢要素。 結果：C-1-1は、以前に報告された27のアミノ酸セグメントを欠いている代替および新規バリアントです。C-1-1は、関節軟骨の発達に優先的に発現されますが、Chergは成長板軟骨で優先的に発現します。培養における関節軟骨細胞の成長は、いくつかの文章後のC-1-1発現の減少を伴いましたが、肥大マーカーの発現は増加しました。培養軟骨細胞におけるC-1-1の発現は、細胞肥大、アルカリホスファターゼ活性、および軟骨マトリックス鉱化作用を阻害しました。対照的に、Chergの過剰発現は軟骨細胞の成熟と鉱化作用を促進しました。 結論：私たちのデータは、ChergとC-1-1が骨格形成において明確な役割を果たすことを初めて示し、一時的および永久的な軟骨の発達と機能に重要な役割を果たしている可能性があることを示しています。

OBJECTIVE: Based on function and developmental fate, cartilage tissue can be broadly classified into two types: transient (embryonic or growth-plate) cartilage and permanent cartilage. Chondrocytes in transient cartilage undergo terminal differentiation into hypertrophic cells, induce cartilage-matrix mineralization, and eventually disappear and are replaced by bone. On the other hand, chondrocytes in permanent cartilage do not differentiate further, do not become hypertrophic, and persist throughout life at specific sites, including joints and tracheal rings. While many studies have described differences in structure, matrix composition and biological characteristics between permanent and transient cartilage, it is poorly understood how the fates of permanent and transient cartilage are determined. Previous studies demonstrated that chondrocytes isolated from permanent cartilage have the potential to express markers of the mature hypertrophic phenotype once grown in culture, suggesting that cell hypertrophy is an intrinsic property of all chondrocytes and must be actively silenced in permanent cartilage in vivo. These silencing mechanisms, however, are largely unknown. In this paper, we first review nature of chondrocytes in transient and permanent cartilages and then report the cloning and characterization of a novel variant of ets transcription factor chERG, hereafter called C-1-1, which might be involved in regulation of permanent cartilage development. DESIGN: For cloning of a novel variant of chERG (C-1-1), we isolated RNA from the cartilaginous femur or tibiotarsus of Day 17 chick embryos and processed it for reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) with the primers from sequences upstream and downstream of the 81 and 72 bp segments alternatively-spliced in mammals. For investigation of function of chERG and C-1-1, we over-expressed chERG or C-1-1 in cultured chick chondrocytes or the developing limb of chick embryo using a retrovirus (RCAS) system, and examined the phenotype changes in the infected chondrocytes or the infected limb elements. RESULTS: C-1-1 is an alternative and novel variant lacking the 27 amino acids segment of chERG that has been reported previously. C-1-1 is preferentially expressed in developing articular cartilage, whereas chERG is preferentially expressed in growth plate cartilage. Growth of articular chondrocytes in culture was accompanied by decreasing C-1-1 expression after several passages, while expression of hypertrophic markers increased. Expression of C-1-1 in cultured chondrocytes inhibited cell hypertrophy, alkaline phosphatase activity, and cartilage matrix mineralization. In contrast, over-expression of chERG promoted chondrocyte maturation and mineralization. CONCLUSION: Our data demonstrate for the first time that chERG and C-1-1 play distinct roles in skeletogenesis and may have crucial roles in the development and function of transient and permanent cartilages.