Compensatory inhibition of osteoclastogenesis against RANK by LGR4-involved signaling cascade

Abstract

목적: 파골세포의 발달 동안 receptor-activated nuclear factor kappa B (RANK)와 리간드 (RANKL)의 결합은 골다공증 치료제 개발의 중요한 표적으로 여겨진다. 최근에, leucine rich repeat containing G protein coupled receptor 4 (LGR4)는 파골세포 분화 동안 RANK 신호전달을 억제하는 RANKL-RANK 신호전달의 억제 조절자이며, 이의 작용제는 파골세포 생성 및 골다공증 치료를 위한 후보 물질로서 기대되고 있다. 본 연구에서는 RANKL 복합체의 결정 구조를 기반으로 제작된 RANKL 유래 돌연변이 RANKL(MT RANKL)을 도입하여 MT RANKL이 LGR4/AKT/GSK-3β 하위의 신호 조절이 RANK 신호 전달 없이 골수 유래 대식세포(BMM)에서 파골세포 생성을 억제할 수 있는지 여부를 조사하였다. 대상 및 방법: RANK/LGR4와 WT RANKL/MT RANKL 사이의 결합 친화도를 MST를 통해 분석하였고 AKT/GSK-3β/NFATc1 신호 전달을 Western Blot과 Confocal Microscopy를 통하여 분석하였다. 또한, RANKL-유도 골다공증 실험모델 마우스에서 LGR4의 면역양성 발현 및 LGR4 및 MT RANKL의 Co-localization을 분석하였다. 결과: MT RANKL은 WT RANKL 대비 LGR4 결합 친화도는 유지되었고, AKT 인산화를 감소시키고 GSK-3을 증가시켜 파골세포 전구체 세포에서 NFATc1 전위를 억제하였다. 또한, MT RANKL은 RANKL로 유도된 마우스에서 LGR4의 발현을 촉진하였고, LGR4와의 Co-localization이 관찰되었으며, 효과적으로 골 흡수를 억제하는 것으로 나타났다. 결론: RANKL 유래 MT RANKL이 RANKL의 보상적 억제를 통해 RANKL 유도 파골세포 형성을 억제함으로써 새로운 골다공증 치료제로서의 가능성을 검증하였다.