骨細胞の転写後応答を制御するRNA結合タンパク質を特定 ―高血糖ストレスでHuRが遺伝子の働きを微調整する―

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2026-08-19 東北大学

東北大学の研究グループは、高血糖環境下で骨細胞がどのように遺伝子発現を調節しているかを解析し、RNA結合タンパク質「HuR」が重要な役割を担うことを明らかにした。高血糖は糖尿病患者の骨脆弱化や骨折リスク上昇と関連するが、その分子機構は十分に解明されていなかった。研究では、HuRがmRNAの選択的スプライシングや翻訳制御、ミトコンドリア機能、糖代謝関連因子TXNIPの発現調節に関与し、骨細胞の高血糖ストレス応答を統括していることを発見した。さらにHuRを欠損させると、mRNA量と実際のタンパク質量の対応関係が崩れ、転写後調節が遺伝子機能の発現に不可欠であることが示された。本成果は、糖尿病に伴う骨合併症の発症機構の理解を深めるとともに、RNA結合タンパク質や転写後調節機構を標的とした新たな治療法開発の基盤となることが期待される。

骨細胞の転写後応答を制御するRNA結合タンパク質を特定 ―高血糖ストレスでHuRが遺伝子の働きを微調整する―
図1. スプライシングが起きた遺伝子のRNA結合タンパク質モチーフ濃縮解析による、選択的スプライシングの候補制御因子としてのHuRを特定。

<関連情報>

トランスクリプトーム全体にわたるスプライシング解析により、骨細胞におけるHuR制御の転写後プログラムが明らかになった Transcriptome-wide splicing analysis reveals HuR-regulated post-transcriptional programs in osteocytes

Ziqiu Fan ∙ Aseel Marahleh ∙ Hideki Kitaura ∙ … ∙ Kuniyasu Niizuma ∙ Sherif Rashad ∙ Hiroyasu Kanetaka
iScience  Published:August 10, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.isci.2026.116529

Highlights

  • High glucose induces extensive splicing changes in osteocytes
  • HuR-binding motifs are enriched around spliced transcripts in high glucose
  • HuR KD rewires translation signaling pathways (MNK and mTOR)
  • HuR uncouples TXNIP mRNA-protein levels post-transcriptionally

Summary

Post-transcriptional gene regulation is central to maintaining cellular homeostasis. Among its mechanisms, alternative splicing (AS) fine-tunes cellular adaptation to stress. This study employed an approach combining RNA splicing analysis with RNA-binding protein (RBP) motif enrichment in primary osteocytes cultured in high-glucose conditions. Our analysis identified the RBP human antigen R (HuR) as a top candidate associated with AS regulation. Loss of HuR reshaped the transcriptome through gene expression and splicing changes, converging on two major pathways: stress response and translational control. Functional validation revealed that HuR depletion heightened oxidative stress, impaired mitochondrial function, and rewired key translational signals, while preserving global protein output. Mechanistically, we identified TXNIP mRNA-protein uncoupling following HuR knockdown (KD), characterized by elevated mRNA but reduced protein expression. Collectively, these findings support HuR’s role as a key post-transcriptional regulator of osteocyte metabolic adaptation under high-glucose stress, with potential implications for hyperglycemic bone fragility.

医療・健康
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