骨の成長を適切に調節する新たなメカニズムを解明~幼少期の栄養のバランスが身長に影響~

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2025-11-04 愛媛大学

愛媛大学先端研究院プロテオサイエンスセンターと大学院医学系研究科の研究グループは、九州大学との共同で、DNAメチル基転移酵素Dnmt1が骨の長さを決定する新たな仕組みを発見した。成長板軟骨細胞で発現するDnmt1は、細胞内エネルギー代謝を制御し、骨の伸長速度と最終的な骨長を調節していることを明らかにした。Dnmt1が機能しないとエネルギー代謝が乱れ、軟骨細胞の成熟や増殖が適切に進まず、長管骨(腕や脚の骨)の発育不全を引き起こす。また、栄養や代謝状態などの後天的要因がDnmt1活性を変化させ、骨成長に影響を及ぼすことも示された。これは、遺伝的要因だけでなく生活習慣や栄養バランスが身長や骨格形成を左右することを実証した成果である。本研究は、骨の発育異常や変形性関節症などの予防・治療につながる可能性があり、成長期の栄養介入による健康増進戦略にも応用が期待される。成果は『Nature Communications』に掲載。

骨の成長を適切に調節する新たなメカニズムを解明~幼少期の栄養のバランスが身長に影響~
本研究で解明された、Dnmt1による骨の成長制御の概念図(本イラストはAI(ChatGPT/DALL·E)により生成し、編集)

<関連情報>

Dnmt1 は、成長板軟骨細胞におけるエネルギー代謝を調節することによって、骨長を規定する Dnmt1 determines bone length by regulating energy metabolism of growth plate chondrocytes

Yuta Yanagihara,Masatomo Takahashi,Yoshihiro Izumi,Tomofumi Kinoshita,Masaki Takao,Takeshi Bamba & Yuuki Imai
Nature Communications  Published:04 November 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-65145-9

Abstract

Chondrocytes differentiated from mesenchymal stem cells play a role in determining skeletal patterns by ossification. However, the mechanism by which maintenance DNA methylation in chondrocytes regulates differentiation and skeletal formation is unclear. In the Musculoskeletal Knowledge Portal, Dnmt1 is significantly associated with Height. Long bones in Dnmt1-deficient (Dnmt1ΔPrx1) mouse limbs are significantly shortened due to decreased chondrocyte proliferation and accelerated differentiation. Integrated analysis of RNA-Seq and MBD-Seq reveals that reduced DNA methylation in Dnmt1ΔPrx1 chondrocytes leads to increased expression of genes related to energy metabolism and to ossification. Metabolomic analyses confirm that Dnmt1ΔPrx1 chondrocytes had increased levels of nearly all energy metabolites. These results indicate that Dnmt1-mediated maintenance of DNA methylation governs chondrocyte differentiation by regulating energy metabolism through both gene expression and modulation of metabolite supplies. Taken together, this study suggests that appropriate DNA methylation status in chondrocytes can orchestrate growth plate mineralization and subsequently determine bone length.

医療・健康
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