تنظيم بروتينات النمو العظمية لمركبات العظام الجينية المبكرة في خلايا عظام النخاع البشري يتم بواسطة إشارات الكيناز المنظم لإشارة الخلايا الخارجية وإشارة كيناز الفوسفاتيديلينوسيتول 3.

تعتبر خلايا الستروما في نخاع العظام (MSC) المصدر الرئيسي لآلات العظام لإعادة تشكيل العظام وإصلاحها في الحيوانات بعد الولادة. تختلف خلايا MSC من القوارض المزروعة مع بروتينات النمو العظمية (BMPs) إلى آلات عظام، لكن معظم خلايا MSC البشرية تظهر استجابة ضعيفة للتشكل العظمي لبروتينات BMP. في هذه الدراسة، نوضح أن التكوين العظمي المحفز بـ BMP في خلايا MSC البشرية ذات الاستجابة الضعيفة يتطلب تعديل مسارات ERK وكيناز الفوسفاتيديلينوسيتول 3 (PI3-K). سواءً كان ذلك عن طريق معالجة مزرعات MSC البشرية بمثبط كيناز MAPK/ERK PD98059 أو نقلها إلى وسط خالٍ من المصل مع الأنسولين أو IGF-I، فإن ذلك يسمح بزيادة معتمدة علىBMP في التعبير عن الجينات المرتبطة بآلات العظام المبكرة، الفوسفاتاز القلوي والأوستيوپونتين. يتوافق زيادة التعبير عن هذه الجينات في المزارع الخالية من المصل المعالجة بـ BMP مع زيادة مستويات Smads المفعلة في النواة، في حين أن مزارع خلايا MSC البشرية الخالية من المصل التي تعبر عن كيناز MAPK/ERK النشط بشكل ثابت تظهر انخفاضًا في التعبير عن الجينات المبكرة للآلات العظمية وانخفاض في نقل سمادز المفعلة عبر النواة. كما يؤدي تثبيط نشاط ERK في خلايا MSC البشرية أيضًا إلى زيادة في التعبير عن Msx2، وهو عامل نسخي يتم تنظيمه مباشرة بواسطة عناصر ربط Smad في ناشطه. لذلك، يؤدي تحفيز عامل النمو الذي يؤدي إلى مستويات عالية من نشاط ERK في خلايا MSC البشرية إلى قمع النسخ المحفز بواسطة BMP لعدة جينات مبكرة للآلات العظمية، ربما لأن مستويات Smads النشطة في النواة مشروطة. على النقيض من ذلك، يؤدي تثبيط مسار PI3-K/AKT المنشط بواسطة الأنسولين/IGF-I إلى تقليل التعبير عن الفوسفاتاز القلوي والأوستيوپونتين المحفزة بـ BMP في مزارع خلايا MSC البشرية الخالية من المصل، ولكنه يزيد من تنشيط BMP لـ Smads؛ وبالتالي، فإن إشارة PI3-K مطلوبة للتعبير المحفز عن BMP للجينات المبكرة للآلات العظمية في خلايا MSC البشرية، سواءً كانت تحت أو مستقلة عن مسار الإشارة الخاص بـ Smad المفعلة بواسطة BMP.