NOVYE GENETIChESKIE FAKTORY RISKA PRI OSTEOPOROZE

Abstract


Генетические факторы являются ведущими в нарушении метаболизма костной ткани, в результате чего развивается остеопороз, системное заболевание скелета, основные фенотипические проявления которого - снижение костной массы и нарушение ее микроархитектоники, повышающие риск переломов. В развитых странах с увеличением продолжительности жизни остеопороз становится, наряду с сердечно-сосудистыми и онкологическими заболеваниями, одной из главных причин потери здоровья и смерти. Центральная концепция наследственной природы остеопороза состоит в том, что мутации в структурных генах, связанные с потерей или приобретением функции, не имеют отношения к возникновению заболевания. На развитие остеопороза, согласно этой концепции, решающее влияние оказывают модификации в регуляторных последовательностях генов, вызывающие слабые нарушения экспрессии генов, которые могут компенсироваться или усиливаться под воздействием межгенных взаимодействий и/или экологических факторов. В соответствии с этими представлениями ведется поиск генов-кандидатов, изменение уровня экспрессии которых нарушает баланс процессов моделирования и ремоделирования костной ткани. В связи с этим изменения, выявляемые в популяциях в генах-кандидатах, сопоставляются с данными оценки состояния костной ткани и определения уровня биохимических маркеров костного метаболизма. В работе приводятся данные о новом семействе белков матрикса соединительной ткани - о маленьких богатых лейцином протеогликанах, потенциальных маркерах остеопороза. Рассматриваются их структура, организация генов, классификация, регуляция тканеспецифической экспрессии, связь с экспериментальным остеопорозом.

L V Puchkova

I I Dorokhova

  1. Ратушный А.В., Лихошвай В.А., Игнатьева Е.В., Матушкин Ю.Г., Колчанов Н.А. Компьютерное моделирование генных сетей: исследование влияния мутаций // Молекулярная генетика, биофизика и медицина сегодня. СПб. 2002. C. 169-184.
  2. Ameye L., Aria D., Jepsen K. et al. Abnormal collagen fibrils in tendons of biglycan/fibromodulin deficient mice lead to gait impairment, ectopic ossification and osteoarthritis // FASEB J. 2002. V. 16. P. 673-680.
  3. Bech-Hansen N.T., Naylor M.J., Maybaum T.A. et al. Mutation in NYX, encoding the leucine-rich proteoglycan nyctalopin, cause X-linked complete congenital stationary night blindness // Nature Genet. 2000. V. 26. P. 319-323.
  4. Bouxsein M.L., Courtney A.C., Hayes W.C. Ultrasonic and densitometric properties of the calcaneus correlate with the failure loads of cadaveric femur // Calcif. Tiss. Int. 1995. V. 56. P. 99-103.
  5. Bowe M.A., Mendis D.B., Fallon J.R. The small leucine-rich repeat proteoglycan biglycan binds to alpha-distroglycan and is upregulated in dystrophic muscle // J. Cell Biol. 2000. V. 148. P. 801-810.
  6. Chakravarti S., Magnuson T., Lass J. et al. Lumican regulates collagen fibril assembly: skin fragility and corneal opacity in the absence of lumican // J. Cell Biol. 2000. V. 141. P. 1277-1286.
  7. Chen X.-D., Shi S., Xu T. et al. Age-related osteoporosis in biglycan deficiency mice is related to defects in bone marrow stromal cells // J. Bone Min. Res. 2002. V. 17. P. 793-802.
  8. Corsi A., Xu T., Chen X.-D. et al. Phenotypic effects of biglycan deficiency are linked to collagen fibril abnormalities, are synergized by decorin deficiency , an mimic Ehlers-Danlos-like changes in bone and other connective tissues // J. Bone Min. Res. 2003. V. 18. P. 171-179.
  9. Danielson K.G., Siracusa L.D., Donovan P.J., Iozzo R.V. Decorin, epiphycan, and lumican genes are closly linked on murine chromosome 10 and are deleted in letal steel mutants // Mamm. Gen. 1999. V. 10. P. 201-203.
  10. Fisher L.W., Heegaard A.M., Vetter U. et al. Human biglycan gene. Putative promoter, intron-exon junctions, and chromosomal localization // J. Biol. Chem. 1991. V. 266. P. 14371-14377.
  11. Font B., Aubert-Foucher E., Goldschmidt D. et al. Binding of collagen XIV with dermatan sulfate side chain of decorin // J. Biol. Chem. 1993. V. 268. P. 25015-25018.
  12. Font B., Eichenberger D., Rosenberg L.M., van der Rest M. Characterization of the interactions of type XII collagen with two small proteoglycans from fetal bovine tendon, decorin and fibromodulin // Matrix Biol. 1993. V. 15. V. Р. 341-348.
  13. Grover J., Chen X., Kornberg J.R., Roughley P. The human lumican gene: organization, chromosomal location and expression in articular cartilage // J. Biol. Chem. 1995. V. 270. P. 21942-21949.
  14. Grover J., Chen X., Kornberg J.R. et al. The gene organization, chromosomal location and expression of a 55-kDa matrix protein (PRELP) of human articular cartilage // Genomics. 1996. V. 38. P. 109-117.
  15. Hakkinen L., Strassburger S., Kahari V.M. et al. A role of decorin in the structural organization of periodontal ligament // Lab. Invest. 2000. V. 80. P. 1869-1880.
  16. Harvey N., Cooper C. Determinants of fracture risk in osteoporosis // Curr. Rheumatol. Rep. 2003. V. 5. P. 75-81.
  17. Нenry S.P., Takanosu M., Boyd T.C. et al. Expression pattern and gene characterization of asporin, a newly discovered member of the leucine-rich repeat protein family // J. Biol. Chem. 2001. V. 276. P. 12212-12221.
  18. Hocking A.M., Shinomura T., McQuillan D.J. Leucine-rich repeat glycoproteins of the extracellular matrix // Matrix Biol. 1998. P. 17: 1-19.
  19. Iozzo R. The biology of the small luecine-rich proteoglycans // J. Biol. Chem. 1999. V. 274. P. 18843-18846.
  20. Isaka Y., Brees D.K., Ikegaya K. et al. Gene therapy by skeletal muscle expression of decorin prevents fibrotic disease in rat kidney // Nat. Med. 1996. V. 2. P. 418-423.
  21. Janssens K., Van Hul W. Molecular genetics of too much bone // Hum. Mol. Genet. 2002. V. 11. P. 2385-2393.
  22. Jeffery C.J. Moonlighting proteins // Trends Biochem. Sci. 1997. V. 24. P. 8-11.
  23. Kobe B., Deisenhofer L. The leucine-rich repeat: a versatile binding motif // Trends Biochem. Sci. 1994. V. 19. P. 415-421.
  24. Lorenzo P., Aspberg A., Onnerfjord P. et al. Identification and characterization of asporin, a novel member of the luecine-rich repeat protein family closely related to decorine and biglycan // J. Biol. Chem. 2001. V. 276. P. 12201-12211.
  25. McKay H.A., Bailey D.A., Wilkinson A.A. et al. Familial comparison of bone mineral density at the proximal femur and lumbar spine // Bone mineral. 1994. V. 24. P. 95-107.
  26. Nickerson D.A., Taylor S.L., Weiss K.M. et al. DNA sequence diversity in a 9.7-kb region of the human lipoprotein lipase gene // Nature Genet. 1998. V. 19. P. 233-240.
  27. Niu T., Xu X. Candidate genes for osteoporosis // Am. J. Pharmacogenomics. 2001. V. 1. P. 11-19.
  28. Pellegata N.S., Dieguez-Lucena L.L., Joensuu T. et al. Mutation in KERA, encoding keratocan, cause cornea plana // Nature Genet. 2000. V. 25. P. 91-95.
  29. Piek E., Heldin C.H., Ten Dijke P. Specificity, diversity, and regulation in TGF-beta superfamily signaling // FASEB J. 1999. V. 13. P. 2105-2124.
  30. Push C.M., Zeitz C., Brandau O. et al. The complete form of X-linked congenital stationary night blindness is caused by mutations in a gene encoding a leucine-rich repeat protein // Nature Genet. 2000. V. 26. P. 324-327.
  31. Rizzoli R., Bonjour J.-P., Ferrari S.L. Osteoporosis, genetics and hormones // J. Mol. Endocrinology. 2001. V. 26. P. 79-94.
  32. Schonherr E., Hausser H., Beavan L., Kresse H. Decorin-type I collagen interaction // J. Biol. Chem. 1995. V. 270. P. 8877-8883.
  33. Schonherr E., Witsch-Prehm P., Harrach B. et al. Interaction biglycan with type I collagen // J. Biol. Chem. 1995. V. 270. P. 2776-2783.
  34. Scott I.C., Imamura Y., Pappano W.N. et al. Bone morphogenetic protein-1 processes probiglican // J. Biol. Chem. 2000. V. 275. P. 30504-30511.
  35. Slemenda C.W., Christian J.C., Williams C.J. Genetic determinants of bone mass in adult women: a reevaluation of the twin model and the potential importance of gene interaction on heritability estimates // J. Bone Miner. Res. 1991. V. 6. P. 561-567.
  36. Smith D.M., Nance W.E., Kang K.W. et al. Genetics factors in determining bone mass // J. Clin. Invest. 1973. V. 52. P. 2800-2808.
  37. Weber I., Harrison R., Iozzo R. Model structure of decorin and implication for collagen fibrillogenesis // J. Biol. Chem. 1996. V. 271. P. 31767-31770.
  38. Wiberg C., Hedbom E., Kharullina A. et al. Biglycan and decorin bind close to the N-terminal region of the collagen VI triple helix // J. Biol. Chem. 2001. V. 276. P. 18947-18952.
  39. Xu T., Bianco P., Fisher L. et al. Target disruption of the biglycan gene leads to an osteoporosis-like phenotype in mice // Nature Genet. 1998. V. 20. P. 78-82.

Views

Abstract - 417

PDF (Russian) - 492

Cited-By


PlumX

Dimensions


Copyright (c) 2005 Puchkova L.V., Dorokhova I.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies