Effect of basic fibroblast growth factor on osteopontin gene expression

Basic fibroblast growth factor가 osteopontin 유전자 발현에 미치는 영향

The Fibroblast growth factors(FGFs) plays an important role in the control of osteogenesis during skeletal development. Especially, FGF-2 is a potent mesodermal inducer during embryogenesis and FGF receptors (FGFRs) messages are strongly expressed in developing bones. In this study, we investigated the effect of bFGF on osteopontin(OPN) gene expression in ST-2 cells and tried to elucidate the mechanism of its stimulatory effects. The obtain results were as follows; The treatment of bFGF(1ng/ml) upregulates OPN, fibronectin mRNA levels and downregulates type I collagen mRNA levels. But, there was no remarkable difference in alkaline phosphatase mRNA levels between two groups. The OPN gene expression increased in a dose-dependent manner up to 10ng/ml and OPN gene began to occur at around 3h with continuous increase up to 24h then decreased to basal level at 48h. 30 minutues pretreatment with cycloheximide (500ng/ml), a protein synthesis inhibitor, prior to addition bFGF resulted in blocking bFGF induced OPN expression. These results suggest that bFGF increased the level of OPN mRNA in a dose and time-dependent manner via the synthesis of certain transcriptional regulatory proteins.

Fibroblast growth factor(FGF)는 세포의 성장과 이동, 분화와 생존과 관련된 여러가지 과정을 조절하는 것으로 알려져 있다. 이들의 prototype인 FGF-1과 FGF-2는 FGF receptors (FGFRs)를 통해서 세포내로 신호를 전달하는데, 두개봉합부의 조기융합을 보이는 craniosynostosis는 FGFRs중, 특히 FGFR-2의 point mutation에 의해서 야기된다. 최근 여러 보고에서 FGF/FGFR 신호전달은 골아세포의 분화에 있어 필수적인 역할을 한다고 하였으며, bFGF soaked bead를 쥐 두개골의 시상봉합부의 mid-mesenchyme과 osteogenic front부위에 적용하였을 때 osteopontin(OPN) 유전자의 발현을 유도한다고 하였다. 이에 본 연구에서는 ST-2 cell line를 이용한 in vitro실험에서 bFGF가 OPN 유전자 발현에 미치는 영향과 그 기전을 Northern blot analysis를 통해서 연구하고자 하였다. 1 ng/ml bFGF의 투여는 OPN, fibronectin 유전자 발현을 증가시켰으며, type I collagen 유전자 발현은 감소시켰으나 alkaline phosphatase 유전자 발현에는 영향을 미치지 않았다. OPN은 그 발현양상이 bFGF의 농도 증가에 따라 증가하는 양상으로 나타났으며, 시간결과에 따른 발현양상도 bFGF 투여 3시간째부터 bFGF를 투여한 군에서 대조군에 비해 높게 나타났으며 이는 24시간까지 시간의 경과에 따라 증가하는 양상을 보였다. 단백질 합성 억제제인 cycloheximide를 처리한 군에서는 OPN의 증가 양상을 보이지 않았는데 이는 bFGF에 의한 OPN유전자 발현이 새로운 전사조절 단백질 합성 등의 여러 단계를 거쳐서 일어남을 의미한다. 결론적으로 bFGF는 새로운 전사조절 단백질의 합성을 통해서 OPN 유전자 발현을 농도 및 시간 의존적으로 증가시킨다.