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RANKL coordinates cell cycle withdrawal and differentiation in osteoclasts through the cyclin-dependent kinase inhibitors p27KIP1 and p21CIP1.
Sankar, Uma; Patel, Krupen; Rosol, Thomas J; Ostrowski, Michael C.
Afiliación
  • Sankar U; Department of Molecular Genetics, The Ohio State University, Columbus, Ohio 43210, USA.
J Bone Miner Res ; 19(8): 1339-48, 2004 Aug.
Article en En | MEDLINE | ID: mdl-15231022
UNLABELLED: The coordination of cell cycle progression and osteoclast differentiation by RANKL signaling was studied. Experiments with mouse genetic models revealed that RANKL promoted cell cycle withdrawal of osteoclast precursors dependent on the cyclin kinase inhibitor p27-KIP1, but that both p27-KIP1 and p21-CIP1 were required for osteoclast differentiation. These cyclin inhibitors may directly regulate osteoclast differentiation in addition to regulating cell cycle withdrawal. INTRODUCTION: RANKL stimulates mononuclear precursor cells of the myeloid lineage to differentiate into multinuclear osteoclasts, thus providing a system to study the fundamental problem of coordination of cell cycle progression with cell differentiation. MATERIALS AND METHODS: Mice that lack expression of functional cyclin inhibitors p27KIP1and p21CIP1 were used to study cell cycle progression and differentiation of osteoclast precursors in vitro and in vivo. RESULTS AND CONCLUSIONS: Experiments with cells derived from p27KIP1- and p21CIP1-deficient mice indicated that p27KIP1 function alone was necessary for RANKL-mediated cell cycle withdrawal by osteoclast precursors, but osteoclasts from mice with single mutations in either of these two genes differentiated normally. In contrast, p21/p27 double knockout mice developed osteopetrosis, with fewer osteoclasts that exhibited lower TRACP activity and abnormal cell morphology present in long bone. Moreover, isolated osteoclast progenitors from p21/p27 double knockout mice were defective in RANKL-mediated differentiation in vitro, expressing low levels of osteoclast-specific genes like TRACP and cathepsin K. Taken together, these data suggest p27KIP1 and p21CIP1 play roles in osteoclast differentiation in response to RANKL signaling distinct from their roles in promoting cell cycle withdrawal.
Asunto(s)
Proteínas Portadoras/farmacología; Proteínas de Ciclo Celular/metabolismo; Ciclo Celular/efectos de los fármacos; Diferenciación Celular/efectos de los fármacos; Glicoproteínas de Membrana/farmacología; Osteoclastos/efectos de los fármacos; Proteínas Supresoras de Tumor/metabolismo; Fosfatasa Ácida/genética; Fosfatasa Ácida/metabolismo; Fosfatasa Alcalina/metabolismo; Animales; Western Blotting; Células de la Médula Ósea/efectos de los fármacos; Células de la Médula Ósea/metabolismo; Quinasas CDC2-CDC28/metabolismo; Catepsina K; Catepsinas/genética; Catepsinas/metabolismo; Ciclo Celular/genética; Proteínas de Ciclo Celular/genética; Diferenciación Celular/genética; Proliferación Celular/efectos de los fármacos; Células Cultivadas; Cromonas/farmacología; Quinasa 2 Dependiente de la Ciclina; Inhibidor p18 de las Quinasas Dependientes de la Ciclina; Inhibidor p19 de las Quinasas Dependientes de la Ciclina; Inhibidor p21 de las Quinasas Dependientes de la Ciclina; Inhibidor p27 de las Quinasas Dependientes de la Ciclina; Inhibidores Enzimáticos/farmacología; Fémur/diagnóstico por imagen; Fémur/enzimología; Fémur/patología; Flavonoides/farmacología; Expresión Génica/efectos de los fármacos; Imidazoles/farmacología; Isoenzimas/genética; Isoenzimas/metabolismo; Factor Estimulante de Colonias de Macrófagos/farmacología; Macrófagos/efectos de los fármacos; Macrófagos/metabolismo; Ratones; Ratones Endogámicos C57BL; Ratones Noqueados; Morfolinas/farmacología; Osteoclastos/metabolismo; Osteoclastos/patología; Osteopetrosis/genética; Osteopetrosis/patología; Piridinas/farmacología; Ligando RANK; Radiografía; Receptor Activador del Factor Nuclear kappa-B; Reacción en Cadena de la Polimerasa de Transcriptasa Inversa; Fosfatasa Ácida Tartratorresistente; Proteínas Supresoras de Tumor/genética
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Colección: 01-internacional Base de datos: MEDLINE Asunto principal: Osteoclastos / Glicoproteínas de Membrana / Proteínas Portadoras / Ciclo Celular / Diferenciación Celular / Proteínas de Ciclo Celular / Proteínas Supresoras de Tumor Tipo de estudio: Diagnostic_studies / Prognostic_studies Idioma: En Revista: J Bone Miner Res Asunto de la revista: METABOLISMO / ORTOPEDIA Año: 2004 Tipo del documento: Article País de afiliación: Estados Unidos Pais de publicación: Estados Unidos
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