我們在【
為何女性更年期後容易有骨質疏鬆症?】那篇文中有提到,會造成骨質疏鬆的原因主要是雌激素缺乏的緣故,具體來說,雌激素是如何抑制蝕骨細胞的呢?其實這牽扯到相當多種途徑,本篇將從其中一種途徑來與各位分享!也讓大家理解科學家們是怎麼研究這些途徑的!
研究者以RAW264.7這個巨噬細胞做為蝕骨細胞的模型在體外做細胞培養,當加入雌激素後,發現細胞的雌激素受體表現變多了,這代表這其中具有一個正回饋機制存在,雌激素下次能對細胞造成的影響將會更大。
在有雌激素的情況下,若我們另外再加入IL-1與TNF蛋白促發炎因子到培養皿中,試著去誘發巨噬細胞產生TNF蛋白促發炎因子,那麼細胞產生的TNF量將大幅降低,還記得過去我們有提到TNF蛋白可促進蝕骨細胞分化,產生更多蝕骨細胞嗎?到此步驟,我們可以看到:「雌激素似乎會抑制TNF蛋白促發炎因子的產生,以降低蝕骨細胞產生。」
那我們要如何確定雌激素如何抑制TNF蛋白呢?這點我們就要從「蛋白質如何被製造?」說起,大致生產鏈為:
- 細胞的DNA進行轉錄作用產生一段RNA,
- 再藉由RNA上的序列接上特定的胺基酸並做修飾後
- 便可在核醣體的幫助下形成蛋白質,
當然,過程並沒那麼簡單,實際上上述過程中的每一步都會被控制,其中那些控制轉錄的因子,我們稱為「轉錄調節因子 (transcriptional regulator)」,這個東西通常會接在要轉錄的目標蛋白DNA序列的啟動子 (promoter) 上,啟動子是一段DNA序列,來決定轉錄與否,當不同的轉錄調節因子接上啟動子後,可讓DNA能被轉錄或不能轉錄。而對於本篇所談的TNF蛋白而言,它的轉錄因子主要有三種,分別是AP-1、NFκB跟SP-1,當有這些轉錄因子接在TNF的啟動子時,便會讓TNF的DNA被轉錄,所以實驗分別觀察了這三個蛋白的表現,結果發現只有AP-1在有雌激素下才有降低,代表「雌性激素可能是透過AP1來調控TNF,而非NFκB跟SP-1」。
但是AP-1其實調節很多不同的蛋白質序列的轉錄,且它也被許多轉錄因子所調節,分別有Jun、Fos及CREB這三類蛋白質調節它的轉錄,所以實驗中又試著往上游探索,再來看是哪個上游蛋白質受雌激素影響?結果只有Jun和Fos的表現降低。
不過Jun和Fos又有好多種,例如c-Jun、JunB和JunD,c-Fos、FosB、Fra-1 和Fra-2,所以又各別來測這些蛋白質受雌性激素影響後的表現,實驗後發現只有c-Jun、Jun D跟c-Fos受到雌激素的影響。
而這些蛋白又會受到更上游的JNK蛋白的調節。而在測定JNK蛋白是否受雌激素影響後,發現果然表現降低,所以我們可以知道雌激素從c-Jun、Jun D跟c-Fos的轉錄調節因子JNK蛋白激酶來抑制,降低其產量,使c-Jun、Jun D跟c-Fos的表現降低,難以刺激AP-1表現,AP-1就無法刺激TNF的表現,進而無法刺激蝕骨細胞分化,因此缺乏雌激素這個途徑就不會被中斷,可持續表現產生更多蝕骨細胞。
由此可見,蛋白質調控實際上是非常複雜的,甚至實驗中想繼續往下游或往上游探究的話,也不成問題,那麼今天的文章就到此,不知道大家在了解科學家們如何研究路徑後,有沒有什麼感想想與我們分享呢?
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參考文獻
Srivastava, S., Weitzmann, M. N., Cenci, S., Ross, F. P., Adler, S., & Pacifici, R. (1999). Estrogen decreases TNF gene expression by blocking JNK activity and the resulting production of c-Jun and JunD. The Journal of clinical investigation, 104(4), 503–513.
https://doi.org/10.1172/JCI7094