エクトヌクレオチドピロホスファターゼ/ホスホジエステラーゼ-1（ENPP1）タンパク質は、骨芽細胞の分化を調節します

ENPP1（エクトヌクレオチドピロホスファターゼ/ホスホジエステラーゼ-1）は、組織鉱化の確立された調節因子です。以前の研究では、ENPP1は分化した骨芽細胞で発現し、ENPP1が無機レベルの無機レベルを増加させることによりマトリックスの鉱化に影響を与えることが実証されました。ENPP1は、FGF2で刺激された場合、骨芽細胞前駆細胞でも発現しますが、脱毛芽球およびその他の前駆細胞におけるENPP1の役割は不明です。ここでは、骨芽細胞前のENPP1の機能を調査します。ENPP1発現は骨芽細胞の分化に重要であり、この効果は、リン酸またはピロリン酸またはENPP1触媒活性の細胞外濃度レベルの変化によって媒介されないことがわかります。ENPP1特異的shRNAによってENPP1発現が抑制されたMC3T3E1（C4）前脱毛芽球細胞と、ENPP1ノックアウトマウスから分離されたカルバリア細胞は、細胞の形態学的変化の欠如、アスコルビン酸刺激により骨芽細胞の分化の欠陥を示します。骨芽細胞マーカー遺伝子発現の発現と、マトリックスを鉱化することができない。さらに、野生型または触媒の不活性なENPP1発現が増加したMC3T3E1（C4）細胞は、骨芽細胞マーカー遺伝子の発現の増加と石灰化の増加によって証明されるように、分化する傾向の増加を示しました。特に、無機リン酸またはピロリン酸による細胞の治療は、骨芽細胞分化、マトリックス堆積、および鉱化作用に関連して発現する複数の遺伝子の増強とは対照的に、阻害されました。我々の結果は、ENPP1が鉱化組織の開発において複数の異なる役割を果たし、骨芽細胞の分化と遺伝子発現に対するENPP1の影響には、その触媒活性とは無関係のメカニズムが含まれる可能性があることを示しています。

ENPP1 (ectonucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase-1) is an established regulator of tissue mineralization. Previous studies demonstrated that ENPP1 is expressed in differentiated osteoblasts and that ENPP1 influences matrix mineralization by increasing extracellular levels of inorganic pyrophosphate. ENPP1 is also expressed in osteoblastic precursor cells when stimulated with FGF2, but the role of ENPP1 in preosteoblastic and other precursor cells is unknown. Here we investigate the function of ENPP1 in preosteoblasts. We find that ENPP1 expression is critical for osteoblastic differentiation and that this effect is not mediated by changes in extracellular concentration levels of phosphate or pyrophosphate or ENPP1 catalytic activity. MC3T3E1(C4) preosteoblastic cells, in which ENPP1 expression was suppressed by ENPP1-specific shRNA, and calvarial cells isolated from Enpp1 knock-out mice show defective osteoblastic differentiation upon stimulation with ascorbate, as indicated by a lack of cellular morphological change, a lack of osteoblast marker gene expression, and an inability to mineralize matrix. Additionally, MC3T3E1(C4) cells, in which wild type or catalytic inactive ENPP1 expression was increased, exhibited an increased tendency to differentiate, as evidenced by increased osteoblast marker gene expression and increased mineralization. Notably, treatment of cells with inorganic phosphate or pyrophosphate inhibited, as opposed to enhanced, expression of multiple genes that are expressed in association with osteoblast differentiation, matrix deposition, and mineralization. Our results indicate that ENPP1 plays multiple and distinct roles in the development of mineralized tissues and that the influence of ENPP1 on osteoblast differentiation and gene expression may include a mechanism that is independent of its catalytic activity.