Transkrypt

1 POSTÊPY BIOLOGII KINAZA P YTEK KOMÓRKI PRZYLEGANIA W BIOLOGII OSTEOBLASTÓW TOM NR 4 ( ) KINAZA P YTEK PRZYLEGANIA W BIOLOGII OSTEOBLASTÓW* FOCAL ADHESION KINASE IN OSTEOBLAST BIOLOGY Joanna LESZCZYÑSKA, Piotr MRÓWKA, Agnieszka MIKULSKA, Jacek PRZYBYLSKI, Edyta WRÓBEL Zak³ad Biofizyki i Fizjologii Cz³owieka, Warszawski Uniwersytet Medyczny Streszczenie: Kinaza p³ytek przylegania FAK (focal adhesion kinase) nale y do grupy niereceptorowych bia³kowych kinaz tyrozynowych. Wystêpuje w cytoplazmie wiêkszoœci komórek, w tym osteoblastów. W momencie jej aktywacji, zwi¹zanej z oddzia³ywaniem integryn z bia³kami macierzy zewn¹trzkomórkowej, inkorporowana jest do p³ytek przylegania. Obecnoœæ kinazy FAK w tych e strukturach jest œciœle zwi¹zana z funkcj¹, jak¹ odgrywa ona w procesach komórkowych, takich jak: adhezja, migracja czy proliferacja. Komórki z niedoborem FAK wykazuj¹ znacznie wolniejszy wzrost oraz zmniejszon¹ ruchliwoœæ. Kinaza uruchamia szereg ró nych œcie ek przekazywania sygna³u w komórce, prowadz¹cych m.in. do ró nicowania komórek. Reguluj¹c aktywnoœæ kinaz nale ¹cych do grupy MAPK (kinazy bia³kowe aktywowane mitogenami), wp³ywa na dojrzewanie i ró nicowanie komórek w kierunku osteoblastów w warunkach in vitro. Stymuluje poœrednio aktywacjê genów charakterystycznych dla fenotypu prawid³owych osteoblastów: Runx2 i Osterix. Brak genu koduj¹cego kinazê uniemo liwia ró nicowanie komórek w kierunku osteoblastycznym. W niniejszej pracy starano siê wykazaæ rolê, jak¹ pe³ni kinaza FAK w biologii komórki, ze szczególnym uwzglêdnieniem osteoblastów. S³owa kluczowe: kinaza p³ytek przylegania (FAK), ró nicowanie, migracja, proliferacja, apoptoza, osteoblasty. Summary: Focal adhesion kinase (FAK) is a non-receptor protein tyrosine kinase that is expressed in the cytoplasm of many cell types, including osteoblasts. FAK is activated when integrin receptors interact with proteins of the extracellular matrix and is then recruited to focal adhesion complexes. The presence of kinase in these structures is strictly associated with its function in cell processes such as adhesion, migration and proliferation. FAK-deficient cells spread more slowly and exhibit reduced migration. Kinase activates various intracellular signaling pathways, including those leading to cell differentiation. When regulating mitogen activating protein kinase (MAPK), FAK influences in vitro cell maturation and differentiation into osteoblasts. The expression of genes characteristic for osteoblast phenotype, such as Runx2 and Osterix, is stimulated by FAK activation, whereas FAK gene deficiency prevents differentiation into osteoblastic cells. This review describes the role that FAK plays in cell biology, with particular attention to osteoblasts. Key word: focal adhesion kinase (FAK), differentiation, migration, proliferation, apoptosis, osteoblasts. *Grant numer 3T08A Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wy szego; Projekty m³odego badacza Rektora WUM o symbolach NZME/WB1 oraz NZME/WB2.

2 708 J. LESZCZYÑSKA, P. MRÓWKA, A. MIKULSKA, J. PRZYBYLSKI, E. WRÓBEL WSTÊP Bia³kowa kinaza FAK (Focal Adhesion Kinase) nale y do rodziny niereceptorowych kinaz tyrozynowych PTK (protein tyrosine kinase) pe³niaj¹cych funkcje regulatorów œcie ki sygna³owej z udzia³em integryn. Proces fosforylacji cz¹steczki kinazy prowadzi do jej aktywacji, co z kolei wp³ywa na regulacjê kilku podstawowych funkcji biologicznych komórki. Z drugiej strony, brak regulacji w obrêbie œcie ki sygna³owej zwi¹zanej z kinaz¹ FAK mo e prowadziæ do transformacji nowotworowej komórek, jak równie do pojawienia siê procesów patologicznych, jakie mog¹ zachodziæ w komórkach i tkankach [6]. Kinaza bia³kowa FAK wystêpuje w cytoplazmie w miejscach adhezji komórek do pod³o a [8]. Zjawisko adhezji komórek do bia³ek macierzy zewn¹trzkomórkowej pe³ni kluczow¹ rolê dla wiêkszoœci procesów zachodz¹cych w osteoblastach. Miejscami adhezji komórek do pod³o a s¹ struktury zwane p³ytkami przylegania. Obecnoœæ kinazy FAK w p³ytkach adhezji jest œciœle zwi¹zana z funkcj¹, jak¹ odgrywa ona w procesach komórkowych, takich jak: adhezja, migracja komórek, proliferacja, proces ró nicowania i osi¹gania dojrza³ego fenotypu komórkowego czy te apoptoza [2, 53]. Transdukcja sygna³u za poœrednictwem kinazy FAK wi¹ e siê z oddzia³ywaniem tego enzymu z wieloma bia³kami sygna³owymi oraz cytoszkieletowymi, do których nale ¹ m.in. kinazy z rodziny Src, kinaza fosfatydyloinozytolowa, bia³ko Grb-2 czy paksylina. Podwy szony poziom ekspresji FAK zaobserwowano w wielu typach komórek nowotworowych oraz guzach [50, 54], co wskazuje na udzia³ tej kinazy w procesie proliferacji i rozwoju ludzkich nowotworów. Oczywiste wydaje siê zatem stwierdzenie, e œcie ki transdukcji sygna³u poœrednicz¹ce w procesie adhezji s¹ niezmiernie istotnym elementem procesu proliferacji i ró nicowania siê komórek. FAK jako cz¹steczka sygna³owa wp³ywa w istotny sposób zarówno na proces przylegania, jak i na zachowanie siê komórek in vitro w reakcji na okreœlone pod³o e [28]. W obserwacjach prowadzonych miêdzy innymi na komórkach Saos-2, hodowanych na wybranych biomateria³ach, dowiedziono, e topografia powierzchni (zarówno w skali mikro-, jak i nanometrów) ma wp³yw na regulacjê ekspresji cz¹steczki kinazy FAK w komórkach osteoblastycznych pochodz¹cych z ró nych Ÿróde³ [21]. Poznanie roli tego enzymu ma szczególne znaczenie dla optymalizacji procedur klinicznych w chirurgii odtwórczej tkanki kostnej. W niniejszej pracy autorzy, opieraj¹c siê na doniesieniach z dziedziny in ynierii tkankowej i biologii regeneracyjnej, przedstawili badania nad znaczeniem bia³kowej kinazy FAK w ludzkich osteoblastach. BUDOWA CZ STECZKI BIA KOWEJ KINAZY FAK Kinaza FAK zosta³a zidentyfikowana podczas badania reakcji fosforylacji z udzia³em onkogenu v-srs i po raz pierwszy opisana w 1992 roku [31]. Gen ludzkiej kinazy FAK PTK2, zlokalizowany na 8 chromosomie, koduje bia³ko o masie molowej 125 kda. Odwo³uj¹c siê do pomiarów migracji na elu, kinazê FAK okreœla

3 KINAZA P YTEK PRZYLEGANIA W BIOLOGII OSTEOBLASTÓW 709 siê jako p125 FAK [53]. Dane literaturowe wskazuj¹, e pierwotnie bia³kowa kinaza FAK by³a identyfikowana jako substrat dla onkogennej kinazy tyrozynowej pp60 v-src. Dopiero z czasem zosta³a udokumentowana jej rola jako kluczowego ogniwa œcie ki sygna³owej z udzia³em receptorowych bia³ek, zwanych integrynami. Kinaza FAK wystêpuje w cytoplazmie komórki i przemieszcza siê w momencie jej aktywacji do struktur okreœlanych jako p³ytki przylegania FA (focal adhesions) (ryc. 1). FA s¹ kompleksem bia³ek bior¹cym udzia³ w adhezji komórek oraz poœrednicz¹cym w przekazywaniu informacji pomiêdzy cytoplazm¹ a œrodowiskiem zewnêtrznym komórki. Kinaza FAK od strony cytoplazmy ³¹czy siê z wewn¹trzkomórkowymi domenami podjednostki b-integryny. Bia³kowa kinaza FAK wystêpuje w wiêkszoœci komórek i tkanek. Obecna jest w wielu ludzkich komórkach, miêdzy innymi w komórkach mezenchymalnych, neuronach, limfocytach i erytrocytach [6]. Jest bia³kiem wysoce konserwatywnym. Wykazano 90% podobieñstwa ludzkiej kinazy FAK do kinazy ptasiej, mysiej i pochodz¹cej od Xenopus. Homolog kinazy FAK o nazwie DFak56, wystêpuj¹cy u Drosophila, w ok. 33% jest identyczny z ludzk¹ kinaz¹ FAK, a jego domena tyrozynowa wykazuje a 63% podobieñstwa do niej [36]. Obecnoœæ kinazy FAK w komórkach jest niezbêdna dla ycia organizmów. Mutacja w obrêbie jej genu jest letalna i prowadzi do œmierci ju na poziomie embrionalnym, g³ównie z powodu defektów w tworzeniu siê mezodermy. Kinaza FAK zawiera w œrodkowej czêœci cz¹steczki domenê katalityczn¹, która otoczona jest z obu stron przez domeny niekatalityczne (ryc. 2), sk³adaj¹ce siê z oko³o 400 reszt aminokwasowych ka da. Ma ona 6 miejsc fosforylacji reszt tyrozyny, które s¹ zdolne przy³¹czyæ inne bia³ka b¹dÿ aktywowaæ katalityczne domeny kinazy [6, 52]. G³ówne miejsce autofosforylacji to reszta tyrozynowa w pozycji 397 (Y397), zlokalizowana w bezpoœrednim s¹siedztwie domeny katalitycznej. Jednoczeœnie jest ona miejscem wi¹zania bia³ek zawieraj¹cych domenê SH2 (Src homology 2) niereceptorowej kinazy tyrozynowej Src [36]. Ta reszta tyrozynowa stanowi podstawê biologicznego i bioche- RYCINA 1. Struktura p³ytki przylegania (opis w tekœcie) FIGURE 1. Focal adhesion structure (description in the text)

4 710 J. LESZCZYÑSKA, P. MRÓWKA, A. MIKULSKA, J. PRZYBYLSKI, E. WRÓBEL RYCINA 2. Budowa cz¹steczki bia³kowej kinazy FAK (opis w tekœcie) FIGURE 2. Structure of focal adhesion kinase FAK (description in the text) micznego funkcjonowania kinazy FAK. Pozosta³e piêæ miejsc równie ulega fosforylacji po zwi¹zaniu FAK z kinazami Src. Domena N-koñcowa wykazuje w swojej sekwencji homologiê wzglêdem rodziny bia³ek zawieraj¹cych tzw. domenê FERM stanowi¹c¹ kompleks bia³kowy ezrynaradiksyna-miozyna [49], istotn¹ dla prawid³owego funkcjonowania kinazy FAK. Bia³ka maj¹ce tê domenê ³¹cz¹ transb³onowe glikoproteiny z cytoszkieletem aktynowym. Stwierdzono, e domena FERM ³¹czy siê z cytoplazmatyczn¹ domen¹ podjednostki integryny b3, a przez to poœredniczy w jej aktywacji. N-koñcowa domena poœredniczy równie w oddzia³ywaniu z receptorami czynników wzrostu [52]. Tak wiêc domena ta mo e kierowaæ kinazê FAK w stronê receptorów integryn oraz czynników wzrostu i tym samym regulowaæ ich oddzia³ywanie z innymi bia³kami. W regionie zlokalizowanym po stronie C-terminalnej domeny kinazy FAK znajduje siê sekwencja aminokwasów o nazwie FAT (Focal Adhesion Targeting), która poœredniczy w umiejscowieniu kinazy FAK w obrêbie bia³ek adhezji [36]. Sekwencja FAT ma miejsca umo liwiaj¹ce bezpoœrednie wi¹zanie bia³ek, takich jak paksylina czy talina. Paksylina to bia³ko, które jest równie zaanga owane w wi¹zanie komponentu p³ytek przylegania winkuliny. W obrêbie FAT wystêpuj¹ dwie sekwencje, które s¹ homologiczne wzglêdem tej wystêpuj¹cej w winkulinie. S¹dzi siê zatem, e oba te bia³ka odgrywaj¹ wa n¹ rolê w lokalizacji kinazy FAK w obszarze p³ytek przylegania. Nie mo na jednak wykluczyæ istnienia równie innego mechanizmu i udzia³u dodatkowych cz¹steczek ³¹cz¹cych kinazê FAK z p³ytkami przylegania. Wykorzystanie krystalografii rentgenowskiej oraz analizy widm NMR domeny FAT pozwoli³o odkryæ wystêpowanie poczwórnej prawoskrêtnej helisy, która przypomina struktury wystêpuj¹ce w innych bia³kach adhezji, takich jak np. winkulina, Cas czy a-katenina. Pomiêdzy sekwencj¹ FAT a domen¹ katalityczn¹ usytuowane s¹ dwie domeny bogate w reszty proliny, które poœrednicz¹ w oddzia³ywaniu z domen¹ SH3 bêd¹c¹ miejscem wi¹zania ró nego rodzaju bia³ek, np. p130 cas [46]. Ten region kinazy FAK zawiera tak e niekatalityczn¹ domenê FRNK (FAK related non-kinase). W niektórych typach komórek ulega ona ekspresji jako autonomiczne bia³ko. Rola tej domeny nie zosta³a dotychczas do koñca poznana. Sugeruje siê

5 KINAZA P YTEK PRZYLEGANIA W BIOLOGII OSTEOBLASTÓW 711 zatem, e FRNK mo e stanowiæ naturalny konkurencyjny inhibitor kinazy FAK lub wzmagaæ jej funkcjê niekatalityczn¹ [49]. Istniej¹ doniesienia, e kinaza FAK zlokalizowana jest równie w j¹drze komórkowym. Zak³ada siê, e cz¹steczka kinazy FAK wyposa ona jest w mechanizm umo liwiaj¹cy transport z j¹dra do cytoplazmy. Zidentyfikowane zosta³y dwie prawdopodobne sekwencje sygna³owe NES (nuclear export signal): jedna w obrêbie FERM, zaœ druga w obrêbie cz¹steczki kinazy [45]. AKTYWACJA CZ STECZKI KINAZY FAK Istnieje wiele czynników aktywuj¹cych kinazê p³ytek przylegania. Wzrost aktywnoœci kinazy bia³kowej FAK nastêpuje w komórkach pod wp³ywem czynników wzrostu, neuropeptydów, ligandów pobudzaj¹cych receptory zwi¹zane z bia³kiem G, a tak e bodÿców mechanicznych, szczególnie wa nych z punktu widzenia prawid³owego rozwoju uk³adu kostnego [12, 19, 36, 44, 47], w tym tak e ultradÿwiêków [43]. Najbardziej charakterystyczny mechanizm prowadz¹cy do aktywacji kinazy FAK zwi¹zany jest z sygna³ami przekazywanymi przez integryny. Sygna³y te powstaj¹ podczas oddzia³ywania integryn z bia³kami macierzy zewn¹trzkomórkowej ECM (extracellular matrix) oraz formowania p³ytek przylegania w czasie adhezji komórek do pod³o a. Receptory takich czynników wzrostu, jak: zasadowy czynnik wzrostu fibroblastów bfgf (basic fibroblast growth factor), p³ytkopochodny czynnik wzrostu PDF (platelet-derived growth factor), nab³onkowy czynnik wzrostu EGF (epidermal growth factor) mog¹ stanowiæ komponenty p³ytek przylegania, gdzie ulegaj¹ fosforylacji i aktywacji [1]. Czynniki wzrostowe zwi¹zane z ró nicowaniem osteoblastów, takie jak: morfogenetyczne bia³ka koœci BMP-2 i BMP-4 (Bone Morphogenetic Proteins), aktywuj¹ FAK i inicjowan¹ przez ni¹ œcie kê sygna³ow¹ prowadz¹c¹ do ró nicowania i dojrzewania komórek [27, 44]. W wielu przypadkach bodÿce p³yn¹ce z oddzia³ywania integryn z ECM i receptorów czynników wzrostu dzia³aj¹ synergistycznie [1]. Nie jest dok³adnie wyjaœnione, w jaki sposób bodÿce mechaniczne zamieniane s¹ w biochemiczne sygna³y reguluj¹ce procesy ró nicowania komórek osteogennych. Jednym z kandydatów zwi¹zanych z tym mechanizmem jest kana³ potasowy o wysokiej przewodnoœci. Kana³ ten jest otwierany zarówno w wyniku depolaryzacji b³ony, jak i wzrostu Ca 2+ we wnêtrzu komórki. Wewn¹trzplazmatyczna domena podjednostki hslo-a tego kana³u oddzia³uje z kinaz¹ FAK. Agregacja bia³ek wchodz¹cych w sk³ad FA zwiêksza siê po otwarciu tego kana³u. Zjawisko to obserwowano w komórkach osteosarkoma i ludzkich osteoblastach [33]. Dziêki sekwencji FAT kinaza FAK kierowana jest do obszaru p³ytek przylegania. Etap ten jest niezbêdny do aktywacji kinazy [36]. W p³ytkach przylegania tworzony jest kompleks skupiaj¹cy integryny, bia³ka cytoszkieletu, takie jak: paksylina, winkulina czy talina oraz FAK. Proces ten inicjowany jest ³¹czeniem siê ze sob¹ integryn i tworzeniem przez nie charakterystycznych skupisk w b³onie komórkowej. FAK

6 712J. LESZCZYÑSKA, P. MRÓWKA, A. MIKULSKA, J. PRZYBYLSKI, E. WRÓBEL natomiast bezpoœrednio wi¹ e siê z elementami cytoszkieletu, które oddzia³uj¹ z wewn¹trzplazmatyczn¹ C-koñcow¹ domen¹ podjednostek integryn, takich jak: b1, b3, b5. W wyniku tego procesu dochodzi do aktywacji FAK, która polega na wzajemnej autofosforylacji dwóch oddzia³uj¹cych cz¹steczek na tyrozynie w pozycji Y397. Mechanizm tego procesu nie jest dok³adnie poznany. Interakcja kinazy FAK z bia³kami cytoszkieletu wydaje siê niezbêdna, aby nast¹pi³ proces aktywacji. Czynnikiem, który odgrywa wa n¹ rolê w regulacji aktywacji FAK s¹ równie bia³ka z rodziny Rho. Opisano ich wp³yw na formowanie siê p³ytek przylegania oraz regulacjê procesu autofosforylacji i aktywacji FAK [36]. Kinaza FAK funkcjonuje w kompleksie z niereceptorow¹ kinaz¹ Src. Dziêki autofosforylacji FAK tworzy siê miejsce wi¹zania dla domeny SH2 bia³ek rodziny kinaz tyrozynowych Src i bia³ka adaptorowego Shc. Po³¹czenie FAK i Src zmienia konformacjê drugiej z kinaz aktywuj¹c j¹, co prowadzi do powstania aktywnego enzymatycznie kompleksu FAK-Src [38]. Wewn¹trz kompleksu mo e dojœæ do fosforylacji kolejnych szeœciu tyrozyn w obrêbie cz¹steczki FAK. Y576 i Y577 po³o one s¹ w pêtli aktywuj¹cej domeny kinazowej, zaœ Y762, Y861 i Y925 znajduj¹ siê w C-koñcowej czêœci kinazy [30]. Tworzy to miejsca wi¹zania dodatkowych bia³ek regulatorowych i adaptorowych, takich jak Grb2 (w Y925). Natomiast skutek fosforylacji w pozycji Y407, która le y we fragmencie FERM, nie jest jak dot¹d zbadany. Fosforylacji mog¹ ulegaæ równie inne aminokwasy ³añcucha peptydowego FAK: P , P , S843, P , S910 [5 7, 38]. Wykazano, e fosforylacja w S843 i S910 zmniejsza aktywnoœæ FAK [7]. Mo liwe s¹ równie dwie inne drogi wstêpnej aktywacji obu kinaz i powstania kompleksu FAK-Src. Kinaza Src mo e byæ aktywowana niezale nie od FAK, dlatego te mo e ona inicjowaæ tworzenie kompleksu, wi¹ ¹c nieaktywn¹ FAK i fosforyluj¹c w miejscu pêtli aktywuj¹cej domeny kinazowej. Prowadzi to do fosforylacji s¹siaduj¹cych cz¹steczek FAK w Y397 i rekrutacji Src do kompleksu. Mo liwa jest równie niezale na aktywacja obu kinaz przed stworzeniem kompleksu, aczkolwiek interakcja z Src jest konieczna do pe³nej aktywacji FAK [36]. SZLAKI PRZEKAZYWANIA SYGNA ÓW AKTYWOWANE PRZEZ FAK FAK oddzia³uje na komórkê plejotropowo, uruchamiaj¹c szereg ró nych œcie ek przekazywania sygna³ów. Poœród nich wymieniæ nale y bia³ka zwi¹zane z drogami sygna³ów wewn¹trzkomórkowych, takie jak: kinaza fosfatydyloinozytolu-3 PI3K (phosphatidylinositol-3 kinase), fosfolipaza C-g PLCg (phospholipase C-g), kinazy bia³kowe aktywowane mitogenami MAPK (mitogen activated protein kinase) i kinaza Akt [4, 12, 17]. Obserwuje siê równie aktywacjê fosfolipazy A2 czy kinazy bia³kowej C PKC (protein kinase C) pod wp³ywem FAK. Ponadto transdukcja sygna³u mo e polegaæ na fosforylacji bia³ek adaptorowych FAK, takich jak paksylina czy p130 cas, co prowadzi do rekrutacji dodatkowych cz¹steczek do kompleksu kinazowego (np. Crk, Nck, C3G), modyfikacji i przekazywania sygna³u

7 KINAZA P YTEK PRZYLEGANIA W BIOLOGII OSTEOBLASTÓW 713 [48]. Miejsce wi¹zania domeny SH2 kinazy FAK jest miejscem kotwiczenia nie tylko kinazy Src, ale równie innych czynników zawieraj¹cych domenê SH2. Wykazano, e bia³ka zaanga owane w przekazywanie sygna³ów, takie jak: PI3K, PLCg, Grb7, ³¹cz¹ siê z FAK przez SH2 [36]. Zwi¹zanie i aktywacja PI3K, PLCg prowadzi do generowania wtórnych przekaÿników w postaci fosfoinozytolo-3,4,5-trifosforanu PI(3,4,5)P 3 (phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate), diacyloglicerolu DAG (diacyl glycerol) i inozytolo-1,4,5-trifosforanu IP 3 (inositol 1,4,5-triphosphate). Wykazano zwi¹zek aktywacji FAK i PI3K z ró nicowaniem komórek progenitorowych w kierunku osteoblastów i zwi¹zanym z tym procesem mineralizacji ECM [18]. Szlak sygna³ów prowadz¹cy przez MAPK jest prawdopodobnie najwa niejsz¹ drog¹ oddzia³ywania na komórkê wzbudzan¹ przez FAK. Zaobserwowano, e obecnoœæ FAK zwiêksza aktywacjê MAPK stymulowan¹ adhezj¹ komórek do pod³o a [29]. Równoczeœnie zablokowanie FAK zmniejsza aktywacjê MAPK wywo³an¹ t¹ drog¹. Istnieje kilka mechanizmów, w których FAK oddzia³uje na kinazy MAPK. Fosforylacja Y925 FAK tworzy miejsce wi¹zania dla bia³ka Grb2 i umo liwia przy³¹czenie siê kompleksu Grb2/SOS (Son of Sevenless). Prowadzi to do aktywacji bia³ka Ras i w konsekwencji kinazy MAPK. Bia³ko Grb2 mo e zostaæ w³¹czone do kompleksu równie dziêki ufosforylowanemu bia³ku Shc. Shc ma domenê SH2 i ulega fosforylacji po po³¹czeniu z FAK. Inna œcie ka stymulacji prowadzi poprzez p130 cas, Crk i Nck. Dwa ostatnie bia³ka wi¹ ¹ SOS, co mo e spowodowaæ pobudzenie œcie ki prowadz¹cej przez Ras i kinazê MAPK. Ró ne grupy MAPK mog¹ byæ aktywowane za poœrednictwem kinazy FAK. Pierwsz¹ stanowi¹ kinazy regulowane sygna³em zewn¹trzkomórkowym ERK (extracellular signal-regulated kinases). S¹ one wa nym punktem w transdukcji sygna³ów prowadz¹cych do wzrostu, proliferacji i ró nicowania siê komórek [11, 18, 23, 26, 44]. Aktywacja œcie ki prowadz¹cej przez FAK i ERK1/2 bierze udzia³ w procesie ró nicowania komórek macierzystych szpiku w kierunku osteoblastów pod wp³ywem stymulacji czynnikami zewnêtrznymi, np. w momencie kontaktu komórek z kolagenem typu I [51]. Aktywnoœæ FAK i ERK1/2 potrzebna jest do fosforylacyjnej aktywacji podstawowych czynników transkrypcyjnych istotnych dla osi¹gniêcia fenotypu osteoblastów przez komórki progenitorowe, takich jak Runx2/ Cbfa1 i Osterix [16, 19, 34, 35]. Odgrywaj¹ one kluczow¹ rolê w koordynowaniu wielu sygna³ów zaanga owanych w proces ró nicowania osteoblastów i ich aktywacja jest dla tego procesu niezbêdna [20, 25]. Opisano, e aktywacja œcie ki FAK/Ras/ERK w odpowiedzi na sygna³y z BMP i integryn wi¹ ¹cych kolagen prowadzi do wzrostu aktywnoœci transkrypcyjnej Smad1 [40, 42], innego wa nego czynnika zwi¹zanego z ró nicowaniem i dojrzewaniem komórek osteogennych. Kolejne grupy MAPK, które mog¹ podlegaæ regulacji poprzez FAK, stanowi¹ izoformy bia³ka p38, bêd¹ce mediatorami sygna³ów prowadz¹cych do ró nicowania komórek osteogennych [11]. Kinazy nale ¹ce do grupy JNK (c-jun N-terminal kinases), okreœlane te jako kinazy aktywowane stresem SAPK (stress-activated protein kinases), [12] równie odgrywaj¹ wa n¹ rolê w kontrolowaniu procesów ró nicowania osteoblastów [10]. Ich interakcje z FAK w komórkach kostnych nie

8 714 J. LESZCZYÑSKA, P. MRÓWKA, A. MIKULSKA, J. PRZYBYLSKI, E. WRÓBEL s¹ tak dobrze znane, jak te z ERK. Wiadomo natomiast, e BMP-2 oddzia³uje na komórkê przez œcie kê sygna³ow¹ zwi¹zan¹ z aktywacj¹ FAK i prowadz¹c¹ przez SAPK2a/p38. Jej zablokowanie interferuje z fosforylacyjn¹ aktywacj¹ Smad1 [27]. Istniej¹ równie prace, w których podkreœla siê, e kinazy Akt, nale ¹ce do kinaz bia³kowych B (protein kinase B), odgrywaj¹ pewn¹ rolê w procesach transdukcji sygna³ów, anga uj¹cych kinazê FAK [14, 43]. Akt bior¹ miêdzy innymi udzia³ w ró nicowaniu osteoblastów indukowanym ultradÿwiêkami [43]. ROLA KINAZY FAK W REGULACJI CYKLU KOMÓRKOWEGO ORAZ MIGRACJI KOMÓREK Na zwi¹zek pomiêdzy FAK a zjawiskiem proliferacji komórek zwróci³ uwagê Schlaepfer, wysuwaj¹c tezê dotycz¹c¹ aktywacji szlaku kinazy MAP w wyniku fosforylacji FAK po zwi¹zaniu siê jej z bia³kiem Grb2. Obecnie kinaza FAK jest uznawana za pozytywny regulator cyklu komórkowego. Potwierdzeniem tego s¹ badania oparte na wprowadzeniu domeny FRNK do komórek, co w efekcie powoduje spadek syntezy DNA zwi¹zany prawdopodobnie z hamowaniem kinazy FAK [41]. Regulacja cyklu komórkowego wi¹ e siê z aktywnoœci¹ dwóch klas cz¹steczek regulatorowych: cyklin i kinaz zale nych od cyklin Cdk (cyklin dependent kinase). Kinazy zale ne od cyklin po zwi¹zaniu z cyklinami ulegaj¹ aktywacji i fosforyluj¹ bia³ka docelowe, co prowadzi do aktywacji lub inaktywacji tych bia³ek. Istotn¹ rolê w przejœciu komórek z fazy G1 do fazy S w cyklu komórkowym odgrywa cyklina D1. Cyklina ta pobudza proliferacjê komórek poprzez tworzenie kompleksów z zale nymi od cyklin kinazami. Ekspresja cykliny jest regulowana poprzez kaskadê sygnalizacyjn¹ Ras/Erk kontrolowan¹ przez FAK. Nadekspresja kinazy FAK przyspiesza przejœcie komórek z fazy G1 do fazy S. Natomiast ekspresja kinazy w mutantach z brakiem FAK hamuje postêp w cyklu komórkowym poprzez zmiany w ekspresji cykliny D1 oraz ekspresji inhibitora kinaz zale nych od cyklin. W badaniach in vitro oraz in vivo wykazano, e nagromadzenie cykliny D1 powoduje skrócenie fazy G1 cyklu komórkowego i zapobiega zatrzymaniu cyklu komórkowego u mutantów z brakiem FAK. Z drugiej strony brak wspomnianej cykliny mo e prowadziæ do wyd³u enia fazy G1 przez ograniczenie fosforylacji bia³ka prb (bia³ko retinoblastomy), z którym wi¹ e siê cyklina D1. Ponadto, kinaza FAK zaanga owana jest w regulacjê cykliny D3. Kinaza, poœrednicz¹c w œcie ce sygna- ³owej PKC i kinazy PI3K, stymuluje proliferacjê komórek. Kinaza FAK wp³ywa tak e na ekspresjê inhibitora Cdk, p21 [4]. Dane literaturowe ostatnich lat wskazuj¹, e kinaza FAK jest zaanga owana tak e w regulacjê procesu migracji komórek. Komórki z niedoborem FAK wykazuj¹ znacznie wolniejszy wzrost oraz cechuje je niewielka liczba p³ytek adhezji i tylko w niewielkim stopniu ulegaj¹ one migracji w odpowiedzi zarówno na sygna³y chemotaktyczne, jak i haptotaktyczne [31]. Potwierdzeniem tego wniosku s¹ badania przeprowadzone przez Schobera wskazuj¹ce, i migracja komórek z obni on¹

9 KINAZA P YTEK PRZYLEGANIA W BIOLOGII OSTEOBLASTÓW 715 ekspresj¹ FAK jest znacznie wolniejsza w porównaniu z komórkami z prawid³ow¹ ekspresj¹ tego bia³ka. Zmodyfikowane komórki zawieraj¹ce FAK z upoœledzonym wi¹zaniem bia³ka p130 cas cechuje zmniejszona ruchliwoœæ. Ponadto nadekspresja bia³ka p130 cas wp³ywa na os³abienie migracji komórek, w któr¹ zaanga owana jest kinaza FAK. Dlatego te Cas wydaj¹ siê pe³niæ funkcje wa nych mediatorów dla sygnalizacji w procesie migracji poprzez wi¹zanie do domeny SH2/SH3. Nadekspresja Cas lub Crk oraz tworzenie kompleksów Cas/CRK stymuluje migracjê komórek [39]. Proces migracji komórek jest œciœle zwi¹zany z dynamiczn¹ reorganizacj¹ cytoszkieletu aktynowego. Komórki ulegaj¹ migracji w odpowiedzi na bodÿce z otoczenia, które aktywuj¹ odpowiednie szlaki sygna³owe. Rol¹ kinazy FAK jest aktywacja kinazy JNK, która pe³ni funkcjê przekaÿnika sygna³u w komórce. Kinaza FAK, tworz¹c kompleks z kinazami z rodziny Src i bia³kiem p130 cas, prowadzi do aktywacji JNK. Zaktywowana kinaza JNK powoduje wzrost produkcji metaloproteinaz, odpowiedzialnych za degradacjê wielu bia³ek macierzy zewn¹trzkomórkowej, u³atwiaj¹c tym samym migracjê komórek [9]. Bezpoœredni wp³yw kinazy FAK na konformacjê w³ókien aktynowych i stabilizacjê cytoszkieletu w komórce zwi¹zany jest z fosforylacj¹ kinazy [38]. Jak ju wczeœniej wspomniano, aktywacja FAK jest zwi¹zana z ufosforylowaniem tyrozyny w pozycji Y-397 i nastêpuje na skutek zwi¹zania integryny z domen¹ FAT kinazy, za poœrednictwem paksyliny i taliny. W wyniku aktywacji FAK utworzony zostaje kompleks Grb2/SOS, który stymuluje kaskadê sygna³ow¹ Ras/MAP wi¹ ¹c¹ siê z procesem migracji oraz proliferacji komórek [3]. ROLA KINAZY TYROZYNOWEJ FAK W PROCESIE APOPTOZY I RÓ NICOWANIA OSTEOBLASTÓW Adhezja do macierzy zewn¹trzkomórkowej jest dla osteoblastów, podobnie jak dla wiêkszoœci komórek, warunkiem prawid³owego wzrostu, proliferacji oraz osi¹gniêcia przez komórki prawid³owego dojrza³ego fenotypu. Brak kontaktu pomiêdzy komórk¹ a bia³kami macierzy pozakomórkowej jest przyczyn¹ programowanej œmierci komórek, tzw. apoptozy. Zaobserwowano, i we wczesnej fazie apoptozy nastêpuje proteolityczny rozpad FAK, w który zaanga owane s¹ g³ówne enzymy z grupy kaspaz. Sugeruje siê zatem, e kinaza FAK jest substratem dla proteolitycznych bia³ek kontroluj¹cych proces apoptozy. Defosforylacja tyrozyn w cz¹steczce FAK powoduje zniszczenie po³¹czeñ z bia³kami z grupy Src, to zaœ uniemo liwia przekazywanie sygna³ów w komórce [13]. Wynikiem degradacji cz¹steczki kinazy FAK jest jej brak w p³ytkach przylegania, co uwidacznia siê w postaci zmiany kszta³tu komórek na charakterystyczny dla komórek apoptotycznych [37]. W wyniku rozpadu kinazy FAK powstaje polipeptyd FRNK (FAK-related nonkinase), uwa any za inhibitora wspó³zawodnicz¹cego cz¹steczki kinazy. Aktywacja FRNK wp³ywa na spadek adhezji i proliferacji komórek. Natomiast zahamowanie

10 716 J. LESZCZYÑSKA, P. MRÓWKA, A. MIKULSKA, J. PRZYBYLSKI, E. WRÓBEL ekspresji FAK powoduje wzrost apoptozy, podczas gdy nadekspresja FAK skutkuje dok³adnie efektem odwrotnym zapobiega apoptozie. Udowodniono tak e, e nasilona ekspresja FAK zwiêksza aktywnoœæ bia³ek antyapoptotycznych, takich jak: c-iap, c-iap2, X-IAP, które s¹ inhibitorami kaspaz, a co za tym idzie, powoduj¹ zahamowanie procesu apoptozy [36]. Œcie ka sygna³owa zwi¹zana z prze yciem komórki, w której poœredniczy FAK, najprawdopodobniej dzia³a przez aktywacjê szlaku kinazy PI-3K b¹dÿ te przez kaskadê sygna³ow¹ z udzia³em kinaz Src [37]. Aktywacja PI-3K uruchamia szlak prowadz¹cy do zahamowania ekspresji bia³ek apoptotycznych, m. in. p21 WAF, FKHR czy Bad. Doniesienia z piœmiennictwa wskazuj¹, e FAK zapobiega apoptozie komórek tak e poprzez udzia³ w œcie kach sygnalizacyjnych, w które zaanga owana jest fosfolipaza A2, PKC czy te bia³ko p53 [4]. Rola kinazy FAK w procesie tworzenia, przebudowy i odnowy koœci w warunkach in vivo nie jest dotychczas dok³adnie poznana. Aczkolwiek regulacja procesów, w które zaanga owana jest kinaza FAK, takich jak: proliferacja czy ró nicowanie, przek³ada siê bezpoœrednio na procesy zwi¹zane z aktywnoœci¹ osteoblastów, czyli na tworzenie czy odbudowê koœci. Proces odbudowy koœci zwi¹zany jest z interakcj¹ komórek koœciotwórczych z bia³kami macierzy kostnej, w zjawisko adhezji zaœ istotnie zaanga owana jest bia³kowa kinaza FAK [41]. Udzia³ kinazy FAK w procesie ró nicowania osteoblastów potwierdzaj¹ doniesienia Jae-Beom Kim i wsp. [15], mówi¹ce o tym, e przewa aj¹ca wiêkszoœæ mysich komórek szpikowych pozbawiona genu koduj¹cego kinazê (FAK null) nie ma zdolnoœci ró nicowania w kierunku osteoblastycznym w warunkach in vitro. Pozwala to wnioskowaæ, i obecnoœæ FAK w komórkach jest niezbêdna do ich ró nicowania. Sugeruje siê tak e, e obecnoœæ kinazy FAK w osteoblastach wp³ywa na ich zdolnoœæ do w³aœciwego organizowania wytwarzanej przez nie macierzy kolagenowej. Yin-Kun Liu i wsp. [22] badaj¹c wp³yw osteopontyny, jednego z bia³ek macierzy zewn¹trzkomórkowej, na ró nicowanie osteoblastycznej linii komórkowej UMR 106-6, wykazali korelacjê pomiêdzy ekspresj¹ mrna fosfatazy alkalicznej ALP (alkaline phosphatase), wczesnego markera ró nicowania osteoblastów, a aktywnoœci¹ kinazy FAK w warunkach in vitro. Osteopontyna mo e wyzwalaæ ekspresjê genu alkalicznej fosfatazy poprzez aktywacjê FAK za poœrednictwem integryn. Udowodniono tak e, i wzrost fosforylacji FAK w komórkach mezenchymalnych szpiku, spowodowany stymulacj¹ cyklopeptydów, koreluje ze wzrostem markerów specyficznych dla osteoblastów, m.in. osteokalcyny, oraz ze wzrostem procesu mineralizacji. Aktywacja FAK jako wstêpny etap szlaku zwi¹zanego z kinaz¹ MAP, wp³ywa poœrednio na aktywacjê specyficznych dla osteoblastów czynników transkrypcyjnych m.in. Runx2, co potwierdza udzia³ kinazy FAK w ró nicowaniu komórek osteogennych [29]. Aktywacja kinazy FAK wp³ywa zarówno na fenotyp osteoblastów, jak i ich podstawowe procesy komórkowe. Perinpanayagam z zespo³em [32] dowiedli, e poziom fosforylacji kinazy tyrozynowej FAK spada w osteoblastach osteoporotycznych w stosunku do komórek zdrowych, nieosteoporotycznych. Osteoblasty pochodz¹ce z miejsc osteoporotycznych znacznie s³abiej przylegaj¹ i wolniej rosn¹, a tak e maj¹ mniejsze i trudne do rozpoznania p³ytki przylegania jak równie zmiany

11 KINAZA P YTEK PRZYLEGANIA W BIOLOGII OSTEOBLASTÓW 717 w cytoszkielecie aktynowym. Hydroliza fosfotyrozyny w cz¹steczce FAK, nawet gdy obecne s¹ p³ytki przylegania i zorganizowany cytoszkielet aktynowy, mo e prowadziæ do aktywacji szlaków zale nych od FAK prowadz¹cych do apoptozy. To z kolei mo e prowadziæ do póÿniejszej utraty przez osteoblasty zdolnoœci do inaktywacji œcie ek sygnalizacyjnych zwi¹zanych z procesem wzrostu a nastêpnie z rozwojem osteoporozy [32]. Dotychczasowe badania dotycz¹ce komórek zró nicowanych [24, 32] sugeruj¹, e FAK jest czêœci¹ systemu przekazuj¹cego sygna³ do dojrzewania prawid³owych osteoblastów oraz osteoblastycznych linii komórkowych [35]. Salaszynk i wsp. [34] wykazali, i laminina 5, nale ¹ca do bia³ek macierzy zewn¹trzkomórkowej, stymuluje aktywacjê genów charakterystycznych dla fenotypu osteoblastów: Runx2 i Osterix. Dowodzi to, i laminina 5 jest w stanie indukowaæ proces osteogenezy. Zablokowanie aktywnoœci FAK wp³ywa hamuj¹co na ekspresjê tych genów. Wykazano zatem, e laminina 5 poprzez stymulacjê FAK pobudza ró nicowanie komórek w kierunku osteogennym w warunkach in vitro. Na zakoñczenie nale y podkreœliæ, e jak dot¹d nie ma doniesieñ, jak kinaza FAK funkcjonuje in vivo. Jedynie na podstawie badañ w hodowli in vitro, nale y wnosiæ, e zahamowanie ekspresji FAK mo e uniemo liwiaæ prawid³owe tworzenie koœci in vivo. Wykazane dotychczas znaczenie kinazy FAK dla ró nicowania osteoblastów wskazuje, i nale y zwróciæ uwagê na rolê tego bia³ka w badaniach nad komórkami osteogennymi, wykorzystywanymi do transplantacji w chirurgii odtwórczej koœci. TABELA 1. Rola kinazy FAK w osteogenezie i biologii osteoblastów TABLE 1. Role of focal adhesion kinase in osteogenesis and osteoblast biology Proces dhezja Zaanga owany czynnik Uwagi Komponent A * p³ytek przylegania Apoptoza Proliferacja i ró nicowanie Dojrzewanie prawid³owych osteoblastów Kaspazy Wczesna apoptoza zwi¹zana z proteolitycznym rozpadem FAK, w wyniku którego powstaje FRNK c-iap, c-iap2, X-IAP Zahamowanie apoptozy przy nadekspresji FAK inhibitory kaspaz * Konieczna obecnoœæ FAK w komórce. Wp³yw FAK na tworzenie macierzy kolagenowej, ekspresjê ALP i osteokalcyny (markery ró nicowania osteoblastów) Bezpoœredni wp³yw na tworzenie, przebudowê oraz odnowê koœci * Wp³yw FAK na ekspresjê czynników transkrypcyjnych: Runx2 i Osterix O steoporoza * Zmniejszona ekspresja FAK w osteoblastach osteoporotycznych * czynniki zaanga owane w œcie ki transdukcji sygna³u za poœrednictwem FAK (szczegó³owe informacje w tekœcie)

12 718 J. LESZCZYÑSKA, P. MRÓWKA, A. MIKULSKA, J. PRZYBYLSKI, E. WRÓBEL RYCINA 3. Szlaki przekazywania sygna³u, w których poœredniczy kinaza FAK, prowadz¹ce do proliferacji, migracji i ró nicowania komórek (opis w tekœcie) FIGURE 3. Signaling pathways mediated by FAK, that regulate profeliration, migration and cell differentiation (description in the text) PODSUMOWANIE Œcie ka sygna³owa z udzia³em kinazy FAK wp³ywa na regulacjê kilku podstawowych funkcji komórki, takich jak: adhezja, proliferacja, ró nicowanie, migracja czy te ochrona przed apoptoz¹ (ryc. 3). Procesy te odgrywaj¹ istotn¹ rolê w strukturze, funkcjonowaniu, a tak e prawid³owej odbudowie komórek i tkanek. Z punktu widzenia znaczenia FAK dla ró nicowania osteoblastów wa ne jest, e aktywacja cz¹steczki FAK skutkuje poœrednio ekspresj¹ specyficznych dla osteoblastów czynników transkrypcyjnych, takich jak Runx2 czy Osterix. Mo na zatem przypuszczaæ, e kinaza FAK jest czêœci¹ systemu przekazuj¹cego sygna³ do dojrzewania prawid³owych ludzkich osteoblastów oraz osi¹gania dojrza³ego fenotypu komórek koœci dla osteoblastycznych linii komórkowych. Podsumowanie roli FAK w procesie osteogenezy i biologii osteoblastów przedstawiono w tabeli zamieszczonej wy ej.

13 KINAZA P YTEK PRZYLEGANIA W BIOLOGII OSTEOBLASTÓW 719 Perspektywy zastosowañ klinicznych z wykorzystaniem ludzkich osteoblastów w medycynie regeneracyjnej sk³aniaj¹ do poszerzania wiedzy dotycz¹cej procesu adhezji oraz roli kinazy FAK w biologii osteoblastów. PODZIÊKOWANIA Pragniemy podziêkowaæ dr hab. Ma³gorzacie Lewandowskiej-Szumie³ za cenne wskazówki i uwagi dotycz¹ce niniejszego manuskryptu. LITERATURA [1] BOUDREAU NJ, JONES PL. Extracellular matrix and integrin signalling: the shape of things to come. Biochem J 1999; 339 (Pt 3): [2] CARLUCCI A, GEDRESSI C, LIGNITTO L, NEZI L, VILLA-MORUZZI E, AVVEDIMENTO EV, GOTTESMAN M, GARBI C, FELICIELLO A. Protein-tyrosine phosphatase PTPD1 regulates focal adhesion kinase autophosphorylation and cell migration. J Biol Chem 2008; 283(16): [3] CARON-LORMIER G, BERRY H. Amplification and oscillations in the FAK/Src kinase system during integrin signaling. J Theor Biol 2005; 232(2): [4] CARY LA, GUAN JL. Focal adhesion kinase in integrin-mediated signaling. Front Biosci 1999; 4: D [5] CHATZIZACHARIAS NA, KOURAKLIS GP, THEOCHARIS SE. Clinical significance of FAK expression in human neoplasia. Histol Histopathol 2008; 23(5): [6] CHATZIZACHARIAS NA, KOURAKLIS GP, THEOCHARIS SE. Disruption of FAK signaling: a side mechanism in cytotoxicity. Toxicology 2008; 245(1 2): [7] COX BD, NATARAJAN M, STETTNER MR, GLADSON CL. New concepts regarding focal adhesion kinase promotion of cell migration and proliferation. J Cell Biochem 2006; 99(1): [8] CUKIRMAN E, PANKOV R, STEVENS DR, YAMADA KM. Taking cell-matrix adhesions to the third dimension. Science 2001; 294: [9] GABARRA-NIECKO V, SCHALLER MD, DUNTY JM. FAK regulates biological processes important for the pathogenesis of cancer. Cancer Metastasis Rev 2003; 22(4): [10] GUICHEUX J, LEMONNIER J, GHAYOR C, SUZUKI A, PALMER G, CAVERZASIO J. Activation of p38 mitogen-activated protein kinase and c-jun-nh2-terminal kinase by BMP-2 and their implication in the stimulation of osteoblastic cell differentiation. J Bone Miner Res 2003; 18(11): [11] HSU YL, KUO PL. Diosmetin induces human osteoblastic differentiation through the protein kinase C/ p38 and extracellular signal-regulated kinase 1/2 pathway. J Bone Miner Res 2008; 23(6): [12] HUGHES-FULFORD M. The role of signaling pathways in osteoblast gravity perception. J Gravit Physiol 2002; 9(1): P [13] JACAMO R, JIANG X, LUNN JA, ROZENGURT E. FAK phosphorylation at Ser-843 inhibits Tyr-397 phosphorylation, cell spreading and migration. J Cell Physiol 2007; 210(2): [14] KI CS, PARK SY, KIM HJ, JUNG HM, WOO KM, LEE JW, PARK YH. Development of 3-D nanofibrous fibroin scaffold with high porosity by electro-spinning: implications for bone regeneration. Biotechnol Lett 2008; 30(3): [15] KIM JB, LEUCHT P, LUPPEN CA, PARK YJ, BEGGS HE, DAMSKY CH, HELMS JA. Reconciling the roles of FAK in osteoblast differentiation, osteoclast remodeling, and bone regeneration. Bone 2007; 41(1): [16] KLEES RF, SALASZNYK RM, WARD DF, CRONE DE, WILLIAMS WA, HARRIS MP, BOSKEY A, QUARANTA V, PLOPPER GE. Dissection of the osteogenic effects of laminin-332 utilizing specific LG domains: LG3 induces osteogenic differentiation, but not mineralization. Exp Cell Res 2008; 314(4): [17] KUMEI Y, SHIMOKAWA H, OHYA K, KATANO H, AKIYAMA H, HIRANO M, MORITA S. Small GTPase Ras and Rho expression in rat osteoblasts during spaceflight. Ann NY Acad Sci 2007; 1095:

14 720 J. LESZCZYÑSKA, P. MRÓWKA, A. MIKULSKA, J. PRZYBYLSKI, E. WRÓBEL [18] KUNDU AK, PUTNAM AJ. Vitronectin and collagen I differentially regulate osteogenesis in mesenchymal stem cells. Biochem Biophys Res Commun 2006; 347(1): [19] LEUCHT P, KIM JB, CURREY JA, BRUNSKI J, HELMS JA. FAK-Mediated mechanotransduction in skeletal regeneration. PLoS ONE 2007; 2(4): e390. [20] LIAN JB, STEIN JL, STEIN GS, VAN WIJNEN AJ, MONTECINO M, JAVED A, GUTIERREZ S, SHEN J, ZAIDI SK, DRISSI H. Runx2/Cbfa1 functions: diverse regulation of gene transcription by chromatin remodeling and co-regulatory protein interactions. Connect Tissue Res 2003; 44 Suppl 1: [21] LIM JY, DREISS AD, ZHOU Z, HANSEN JC, SIEDLECKI CA, HENGSTEBECK RW, CHENG J, WINO- GRAD N, DONAHUE HJ. The regulation of integrin-mediated osteoblast focal adhesion and focal adhesion kinase expression by nanoscale topography. Biomaterials 2007; 28(10): [22] LIU YK, UEMURA T, NEMOTO A, YABE T, FUJII N, USHIDA T, TATEISHI T. Osteopontin involvement in integrin-mediated cell signaling and regulation of expression of alkaline phosphatase during early differentiation of UMR cells. FEBS Lett 1997; 420(1): [23] LUND AW, BUSH JA, PLOPPER GE, STEGEMANN JP. Osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells in defined protein beads. J Biomed Mater Res B Appl Biomater 2008; 87(1): [24] MANDUCA P, MARCHISIO S, ASTIGIANO S, ZANOTTI S, GALMOZZI F, PALERMO C, PALMIERI D. FMS*Calciumfluor specifically increases mrna levels and induces signaling via MAPK 42,44 and not FAK in differentiating rat osteoblasts. Cell Biol Int 2005; 29(8): [25] MARIE PJ. Transcription factors controlling osteoblastogenesis. Arch Biochem Biophys 2008; 473(2): [26] MELOCHE S, POUYSSEGUR J. The ERK1/2 mitogen-activated protein kinase pathway as a master regulator of the G1- to S-phase transition. Oncogene 2007; 26(22): [27] NOTH U, TULI R, SEGHATOLESLAMI R, HOWARD M, SHAH A, HALL DJ, HICKOK NJ, TUAN RS. Activation of p38 and Smads mediates BMP-2 effects on human trabecular bone-derived osteoblasts. Exp Cell Res 2003; 291(1): [28] OKUMURA A, GOTO M, GOTO T, YOSHINARI M, MASUKO S, KATSUKI T, TANAKA T. Substrate affects the initial attachment and subsequent behavior of human osteoblastic cells (Saos-2). Biomaterials 2001; 22(16): [29] PALLU S, BAREILLE R, DARD M, KESSLER H, JONCZYK A, VERNIZEAU M, AMEDEE-VILAMI- TJANA J. A cyclo peptide activates signaling events and promotes growth and the production of the bone matrix. Peptides 2003; 24(9): [30] PANTA GR, DU L, NWARIAKU FE, KIM LT. Direct phosphorylation of proliferative and survival pathway proteins by RET. Surgery 2005; 138(2): [31] PARSONS JT. Focal adhesion kinase: the first ten years. J Cell Sci 2003; 116(Pt 8): [32] PERINPANAYAGAM H, ZAHARIAS R, STANFORD C, BRAND R, KELLER J, SCHNEIDER G. Early cell adhesion events differ between osteoporotic and non-osteoporotic osteoblasts. J Orthop Res 2001; 19(6): [33] REZZONICO R, CAYATTE C, BOURGET-PONZIO I, ROMEY G, BELHACENE N, LOUBAT A, ROCCHI S, VAN OBBERGHEN E, GIRAULT JA, ROSSI B, SCHMID-ANTOMARCHI H. Focal adhesion kinase pp125fak interacts with the large conductance calcium-activated hslo potassium channel in human osteoblasts: potential role in mechanotransduction. J Bone Miner Res 2003; 18(10): [34] SALASZNYK RM, KLEES RF, BOSKEY A, PLOPPER GE. Activation of FAK is necessary for the osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells on laminin-5. J Cell Biochem 2007; 100(2): [35] SALASZNYK RM, KLEES RF, WILLIAMS WA, BOSKEY A, PLOPPER GE. Focal adhesion kinase signaling pathways regulate the osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells. Exp Cell Res 2007; 313(1): [36] SCHALLER MD. Biochemical signals and biological responses elicited by the focal adhesion kinase. Biochim Biophys Acta 2001; 1540(1): [37] SCHLAEPFER DD, HAUCK CR, SIEG DJ. Signaling through focal adhesion kinase. Prog Biophys Mol Biol 1999; 71(3-4): [38] SCHLAEPFER DD, MITRA SK. Multiple connections link FAK to cell motility and invasion. Curr Opin Genet Dev 2004; 14(1): [39] SCHOBER M, RAGHAVAN S, NIKOLOVA M, POLAK L, PASOLLI HA, BEGGS HE, REICHARDT LF, FUCHS E. Focal adhesion kinase modulates tension signaling to control actin and focal adhesion dynamics. J Cell Biol 2007; 176(5):

15 KINAZA P YTEK PRZYLEGANIA W BIOLOGII OSTEOBLASTÓW 721 [40] SUZAWA M, TAMURA Y, FUKUMOTO S, MIYAZONO K, FUJITA T, KATO S, TAKEUCHI Y. Stimulation of Smad1 transcriptional activity by Ras-extracellular signal-regulated kinase pathway: a possible mechanism for collagen-dependent osteoblastic differentiation. J Bone Miner Res 2002; 17(2): [41] TAKAHASHI MO, TAKAHASHI Y, IIDA K, OKIMURA Y, KAJI H, ABE H, CHIHARA K. Growth hormone stimulates tyrosine phosphorylation of focal adhesion kinase (p125(fak)) and actin stress fiber formation in human osteoblast-like cells, Saos2. Biochem Biophys Res Commun 1999; 263(1): [42] TAMURA Y, TAKEUCHI Y, SUZAWA M, FUKUMOTO S, KATO M, MIYAZONO K, FUJITA T. Focal adhesion kinase activity is required for bone morphogenetic protein Smad1 signaling and osteoblastic differentiation in murine MC3T3-E1 cells. J Bone Miner Res 2001; 16(10): [43] TANG CH, YANG RS, HUANG TH, LU DY, CHUANG WJ, HUANG TF, FU WM. Ultrasound stimulates cyclooxygenase-2 expression and increases bone formation through integrin, focal adhesion kinase, phosphatidylinositol 3-kinase, and Akt pathway in osteoblasts. Mol Pharmacol 2006; 69(6): [44] TANG CH, YANG RS, LIOU HC, FU WM. Enhancement of fibronectin synthesis and fibrillogenesis by BMP-4 in cultured rat osteoblast. J Bone Miner Res 2003; 18(3): [45] TERRY LJ, SHOWS EB, WENTE SR. Crossing the nuclear envelope: hierarchical regulation of nucleocytoplasmic transport. Science 2007; 318(5855): [46] TILGHMAN RW, PARSONS JT. Focal adhesion kinase as a regulator of cell tension in the progression of cancer. Semin Cancer Biol 2008; 18(1): [47] TONG L, BUCHMAN SR, IGNELZI MA, JR., RHEE S, GOLDSTEIN SA. Focal adhesion kinase expression during mandibular distraction osteogenesis: evidence for mechanotransduction. Plast Reconstr Surg 2003; 111(1): ; discussion [48] TURNER CE. Paxillin interactions. J Cell Sci 2000; 113 Pt 23: [49] VAN NIMWEGEN MJ, VAN DE WATER B. Focal adhesion kinase: a potential target in cancer therapy. Biochem Pharmacol 2007; 73(5): [50] WANG C, YANG R, YUE D, ZHANG Z. Expression of FAK and PTEN in Bronchioloalveolar Carcinoma and Lung Adenocarcinoma. Lung 2009.??? [51] WARD DF, JR., WILLIAMS WA, SCHAPIRO NE, WEBER GL, CHRISTY SR, SALT M, KLEES RF, BOSKEY A, PLOPPER GE. Focal adhesion kinase signaling controls cyclic tensile strain enhanced collagen I-induced osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells. Mol Cell Biomech 2007; 4(4): [52] WEDERELL ED, DE IONGH RU. Extracellular matrix and integrin signaling in lens development and cataract. Semin Cell Dev Biol 2006; 17(6): [53] ZACHARY I. Focal adhesion kinase. Int J Biochem Cell Biol 1997; 29(7): [54] ZHAO J, GUAN JL. Signal transduction by focal adhesion kinase in cancer. Cancer Metastasis Rev 2009; 28(1 2): Redaktor prowadz¹cy Janusz Kubrakiewicz Otrzymano: r. Przyjêto: r. Edyta Wróbel Zak³ad Biofizyki i Fizjologii Cz³owieka, Warszawski Uniwersytet Medyczny ul. Cha³ubiñskiego 5, Warszawa, edyta.wrobel@wum.edu.pl Joanna Leszczyñska joanna.leszczynska@wum.edu.pl