Inhibitory effect of RANK/OPG binding site-mutant RANKL on osteoclast activity

Abstract

목적: 최근에는 RANKL의 수용체로 잘 알려진 RANK 외에 LGR4라는 새로운 수용체가 발견되었다. RANKL이 LGR4에 결합하면 RANKL-RANK 신호전달과 달리 NFATc1의 전좌를 억제해 파골세포 활성을 억제하는 것으로 보고되었다. 이전 연구에서는 RANK와 결합하지 않도록 돌연변이를 일으킨 새로운 RANKL 돌연변이 유형이 LGR4 수용체와 결합해 파골세포 생성을 억제하는 효과가 있는 것으로 나타났다. 그러나 구조 기반에는 OPG로 제거할 수 있는 약점이 있다. 따라서 본 연구에서는 OPG 회피 기전을 가진 RANKL 돌연변이 유형을 통해 OPG를 회피하고 LGR4 신호를 더욱 자극하여 파골세포 활성을 억제함으로써 궁극적으로 골다공증 치료제로서의 적용 가능성을 확인하고자 하였다.

대상 및 방법: RANK-RANKL 돌연변이 유형 및 OPG-RANKL 돌연변이 유형 결합 친화력은 마이크로 규모 열영동(MST)을 사용하여 측정되었다. 파골세포 생성은 타르타르산염 저항성 산 포스파타제(TRAP) 활성, 골흡수 구덩이 형성, 실시간 중합효소연쇄반응(PCR)으로 평가되었다. 웨스턴 블롯, NFATc1 핵 전좌 및 마이크로 CT, 조직형태학적 분석은 RANKL 유도 모델과 OVX 모델에서 수행되었다.

결과: MST 측정 결과, OPG 회피 메커니즘을 갖고 있는 RANKL 돌연변이 유형은 OPG를 회피하고 추가적으로 GSK3-β 신호전달 경로를 통해 LGR4 신호전달을 자극하여 파골세포 활성을 억제하는 효과를 보였다. RANKL 유도 모델에서는 파골세포 활성이 억제되었다. OVX 모델은 또한 파골세포 형성에 대한 억제 효과를 보여주었다.

결론: OPG 회피 메커니즘을 갖는 RANKL 돌연변이 유형이 OPG를 기피하고 LGR4 신호전달을 자극하여 파골세포 활성을 억제한다는 사실을 밝혀 골다공증 치료제로 적용 가능함을 입증하였다.

색인단어: RANKL mutant type, OPG, LGR4, 파골세포, 골다공증