Die Rolle von Bone Morphogenetic Protein Typ I Rezeptoren in der Bone Morphogenetic Protein-2 abhängigen chondro-/osteogenen Differenzierung der mesenchymalen Vorläuferzellinie C3H10T½

Gesellschaft für Biotechnologische Forschung mbH (GBF)
Kaps, Christian

Die rekombinante Expression von Bone Morphogenetic Protein-2 in der murinen mesenchymalen Vorläuferzellinie C3H10T½ führt zur Ausprägung distinkter chondrogener und osteogener Zellpopulationen. Zur Klärung der spezifischen Rolle der Bone Morphogenetic Protein Typ IA und Typ IB Rezeptoren (BMPR-IA/BMPR-IB) in der BMP-2 abhängigen chondro-/osteogenen Differenzierung wurden funktionelle und dominant-negative BMP Typ I Rezeptoren, denen die carboxyterminale Ser/Thr Kinasedomäne fehlt, in parentalen und BMP-2 exprimierenden C3H10T½-Zellen exprimiert. Nach histochemischen und genetischen Analysen von spezifischen chondrogenen und osteogenen Markergenen blockieren dominant-negative BMPR-IA die BMP-2 abhängige chondro-/osteogene Differenzierung, während die Expression funktioneller BMPR-IA zu einer Erhöhung des chondro-/osteogenen Potentials der mesenchymalen Vorläuferzellen C3H10T½ führt. Demgegenüber weisen dominant-negative BMPR-IB nur einen marginalen Einfluß auf die frühe BMP-2 abhängige chondro-/osteogene Entwicklung in vitro auf, wohingegen in vivo die BMP-2 abhängige Ossifikation unterbunden wird. Auch führt die Expression funktioneller BMPR-IB zu einer Erhöhung des BMP-2 abhängigen osteogenen Potentials. Diese Ergebnisse zeigen die prädominante Rolle des Bone Morphogenetic Protein Typ IA und nicht des Typ IB Rezeptors in der frühen BMP-2 abhängigen chondro-/osteogenen Entwicklung der mesenchymalen Vorläuferzellen C3H10T½ auf.

The permanent recombinant expression of BMP-2 (Bone Morphogenetic Protein) in murine mesenchymal progenitors C3H10T½ results in the differentiation along the chondrogenic and osteogenic lineage. In order to investigate the specific roles of BMPR-IA and -IB during the BMP-2 mediated chondro-/osteogenic development, full-length or dominant-negative BMP-type I receptors lacking the carboxyterminal Ser/Thr-kinase domain were permanently expressed in C3H10T½ with or without a background of recombinant BMP-2 expression. The dominant negative BMPR-IA blocked BMP-2 mediated chondro-/osteogenic differentiation in C3H10T½ mesenchymal progenitors. This strongly reduced chondro-/osteogenic differentiation potential was substantiated by histochemical and genetic analysis of marker genes typical for chondrogenesis and osteogenesis. Concomitantly, the recombinant expression of the full-length BMPR-IA receptor led to considerable increase of the chondro-/osteogenic differentiation potential. In contrast, overexpression of dominant negative BMPR-IB had only a minor influence on the early onset of BMP-2 mediated chondro-/osteogenic development in vitro and blocks the BMP2-dependent ossification in vivo. Also, the overexpression of the full length BMPR-IB increased moderately the osteogenic differentiation potential in C3H10T½ progenitors. These results suggest a decisive role for BMPR-IA and not for BMPR-IB in BMP-2 mediated chondro-/osteogenic differentiation of mesenchymal progenitor cells C3H10T½.



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