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mTORC1通过控制前成骨细胞分化在骨骼发育中发挥重要作用。

mTORC1 Plays an Important Role in Skeletal Development by Controlling Preosteoblast Differentiation.

作者信息

Fitter Stephen, Matthews Mary P, Martin Sally K, Xie Jianling, Ooi Soo Siang, Walkley Carl R, Codrington John D, Ruegg Markus A, Hall Michael N, Proud Christopher G, Gronthos Stan, Zannettino Andrew C W

机构信息

Myeloma Research Laboratory, Adelaide Medical School, Faculty of Health and Medical Science, University of Adelaide, Adelaide, Australia

Cancer Theme, South Australian Health and Medical Research Institute, Adelaide, Australia.

出版信息

Mol Cell Biol. 2017 Mar 17;37(7). doi: 10.1128/MCB.00668-16. Print 2017 Apr 1.

Abstract

The mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1) is activated by extracellular factors that control bone accrual. However, the direct role of this complex in osteoblast biology remains to be determined. To investigate this question, we disrupted mTORC1 function in preosteoblasts by targeted deletion of () in -expressing cells. Deletion of resulted in reduced limb length that was associated with smaller epiphyseal growth plates in the postnatal skeleton. deletion caused a marked reduction in pre- and postnatal bone accrual, which was evident in skeletal elements derived from both intramembranous and endochondrial ossification. The decrease in bone accrual, as well as the associated increase in skeletal fragility, was due to a reduction in osteoblast function. , osteoblasts derived from knockout mice display a reduced osteogenic potential, and an assessment of bone-developmental markers in knockout osteoblasts revealed a transcriptional profile consistent with an immature osteoblast phenotype suggesting that osteoblast differentiation was stalled early in osteogenesis. Metabolic labeling and an assessment of cell size of knockout osteoblasts revealed a significant decrease in protein synthesis, a major driver of cell growth. These findings demonstrate that mTORC1 plays an important role in skeletal development by regulating mRNA translation during preosteoblast differentiation.

摘要

雷帕霉素靶蛋白复合物1(mTORC1)由控制骨量积累的细胞外因子激活。然而,该复合物在成骨细胞生物学中的直接作用仍有待确定。为了研究这个问题,我们通过在表达细胞中靶向缺失()来破坏前成骨细胞中的mTORC1功能。的缺失导致肢体长度缩短,这与出生后骨骼中较小的骨骺生长板有关。缺失导致出生前和出生后的骨量积累显著减少,这在膜内成骨和软骨内成骨来源的骨骼成分中都很明显。骨量积累的减少以及相关的骨骼脆性增加是由于成骨细胞功能的降低。,来自基因敲除小鼠的成骨细胞显示出成骨潜能降低,对基因敲除成骨细胞中骨发育标志物的评估揭示了与未成熟成骨细胞表型一致的转录谱,表明成骨细胞分化在骨生成早期就停滞了。代谢标记和对基因敲除成骨细胞大小的评估显示蛋白质合成显著减少,蛋白质合成是细胞生长的主要驱动力。这些发现表明,mTORC1通过在前成骨细胞分化过程中调节mRNA翻译在骨骼发育中起重要作用。

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