VNUT/SLC17A9は小胞性ヌクレオチドトランスポーターであり、骨芽細胞の分化を制御している

VNUT/SLC17A9, a vesicular nucleotide transporter, regulates osteoblast differentiation.

• Asako Inoue
• Kayoko Nakao-Kuroishi
• Kaori Kometani-Gunjigake
• Masahiro Mizuhara
• Tomohiko Shirakawa
• Misa Ito-Sago
• Kazuma Yasuda
• Mitsushiro Nakatomi
• Takuma Matsubara
• Yukiyo Tada-Shigeyama
• Kazumasa Morikawa
• Shoichiro Kokabu
• Tatsuo Kawamoto

抄録

骨芽細胞は、機械的ストレスを受けるとアデノシン三リン酸（ATP）を細胞外に放出します。細胞外ATPがP2受容体（プリンリン作動性受容体P2X7（P2X7R）、プリンリン作動性受容体P2Y2（P2Y2R）など）を介して骨代謝に影響を与えることはよく知られていますが、骨芽細胞からのATP放出のメカニズムは明らかにされていません。近年、ATPを小胞内に保持する小胞ヌクレオチドトランスポーター[VNUT, solute carrier family 17 member 9 (SLC17A9)]が同定されている。本研究の目的は、骨芽細胞の骨代謝におけるVNUTの役割を解明することであり、マウス骨および骨芽細胞においてVNUTのmRNAおよびタンパク質の発現を定量的リアルタイムPCR（qPCR）および免疫組織化学により確認しました。次に、MC3T3-E1細胞に圧縮力をかけて遠心分離すると、細胞外ATP量の増加に伴い、Slc17a9、P2x7r、P2y2rの発現が増加した。MC3T3-E1 細胞の Slc17a9 を shRNA でノックダウンすると、細胞外 ATP 量が減少し、圧縮力をかけた後の骨芽細胞の分化が促進されることが明らかになった。また、P2x7rやP2y2rをsiRNAでノックダウンすることで、機械的負荷による骨芽細胞分化マーカーの低下を部分的に抑制することができた。以上の結果から、VNUTは骨芽細胞に発現しており、ATPの放出とP2X7RやP2Y2Rの活性に関連したメカニズムにより、圧縮力に対する骨芽細胞の分化を抑制していることが明らかになった。

Osteoblasts release adenosine triphosphate (ATP) out of the cell following mechanical stress. Although it is well established that extracellular ATP affects bone metabolism via P2 receptors [such as purinergic receptor P2X7 (P2X7R) and purinergic receptor P2Y2 (P2Y2R)], the mechanism of ATP release from osteoblasts remains unknown. Recently, a vesicular nucleotide transporter [VNUT, solute carrier family 17 member 9 (SLC17A9)] that preserves ATP in vesicles has been identified. The purpose of this study was to elucidate the role of VNUT in osteoblast bone metabolism. mRNA and protein expression of VNUT were confirmed in mouse bone and in osteoblasts by quantitative real-time PCR (qPCR) and immunohistochemistry. Next, when compressive force was applied to MC3T3-E1 cells by centrifugation, the expression of Slc17a9, P2x7r, and P2y2r was increased concomitant with an increase in extracellular ATP levels. Furthermore, compressive force decreased the osteoblast differentiation capacity of MC3T3-E1 cells. shRNA knockdown of Slc17a9 in MC3T3-E1 cells reduced levels of extracellular ATP and also led to increased osteoblast differentiation after the application of compressive force as assessed by qPCR analysis of osteoblast markers such as Runx2, Osterix, and alkaline phosphatase (ALP) as well as ALP activity. Consistent with these observations, knockdown of P2x7r or P2y2r by siRNA partially rescued the downregulation of osteoblast differentiation markers, caused by mechanical loading. In conclusion, our results demonstrate that VNUT is expressed in osteoblasts and that VNUT inhibits osteoblast differentiation in response to compressive force by mechanisms related to ATP release and P2X7R and/or P2Y2R activity.

© 2020 The Authors. FEBS Open Bio published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of Federation of European Biochemical Societies.