形質転換成長因子-β1（TGF-β1）は、TGFRII-CK1ε-β-カテニンシグナル伝達を介してマウスの前腹部幹細胞分化を誘導します

前腹部幹細胞（PSC）は成体幹細胞であり、骨の成長を促進するために軟骨細胞に自己再生または分化する可能性があります。この研究では、前腹部幹細胞（PSC）分化における成長因子-β1（TGF-β1）の形質転換の役割を理解し、この役割の根底にあるメカニズムを研究することを目指しました。免疫磁気ビーズを使用して、新生児マウス骨周ヌセンシームからPSCを精製し、それらを一次培養しました。それらの表現型は、PSCマーカー線維芽細胞成長因子受容体-3（FGFR-3）の過剰発現によって確認されました。TGF-β1を加えて、PSCS分化を誘導しました。TGF-β1は、培養PSCにおける軟骨形成関連遺伝子（コラーゲンII、ソックス9、アググレカン）のmRNA発現を増加させました。これは、TGF-β受容体II（TGFRII）およびカゼインキナーゼ1エプシロン（CK1ε）レンチウイルスshRNA枯渇によって廃止されました。一方、TGF-β1は、TGFRIIおよびCK1εSHRNAノックダウンによってほぼ完全にブロックされたマウスPSCにおけるCK1ε活性化、グリコーゲン合成酵素キナーゼ-3β（GSK3β）リン酸化、およびβ-カテニン核転座を誘導することがわかりました。これらの結果に基づいて、TGF-β1はCK1εの活性化を誘導してβ-カテニン核蓄積を促進し、軟骨形成関連遺伝子転写を調節して最終的にマウスPSC分化を促進することを示唆しています。

Precartilaginous stem cells (PSCs) are adult stem cells which could self-renew or differentiate into chondrocytes to promote bone growth. In this study, we aimed to understand the role of transforming growth factor-β1 (TGF-β1) in precartilaginous stem cell (PSC) differentiation and to study the mechanisms that underlie this role. We purified PSCs from the neonatal murine perichondrial mesenchyme using immunomagnetic beads, and primary cultured them. Their phenotype was confirmed by the PSC marker fibroblast growth factor receptor-3 (FGFR-3) overexpression. TGF-β1 was added to induce PSCs differentiation. TGF-β1 increased mRNA expression of chondrogenesis-related genes (collagen type II, Sox 9 and aggrecan) in the cultured PSCs. This was abolished by TGF-β receptor II (TGFRII) and Casein kinase 1 epsilon (CK1ε) lentiviral shRNA depletion. Meanwhile, we found that TGF-β1 induced CK1ε activation, glycogen synthase kinase-3β (GSK3β) phosphorylation and β-catenin nuclear translocation in the mouse PSCs, which was almost completely blocked by TGFRII and CK1ε shRNA knockdown. Based on these results, we suggest that TGF-β1 induces CK1ε activation to promote β-catenin nuclear accumulation, which then regulates chondrogenesis-related gene transcription to eventually promote mouse PSC differentiation.