Abstract We analyzed the effects of an FGF-23 injection in vivo. FGF-23 caused a reduction in serum 1,25-dihydroxyvitamin D by altering the expressions of key enzymes for the vitamin D metabolism followed by hypophosphatemia. This study indicates that FGF-23 is a potent regulator of the vitamin D and phosphate metabolism. Introduction: The pathophysiological contribution of FGF-23 in hypophosphatemic diseases was supported by animal studies in which the long-term administration of recombinant fibroblast growth factor-23 reproduced hypophosphatemic rickets with a low serum 1,25-dihydroxyvitamin D [1,25(OH)2D] level. However, there is no clear understanding of how FGF-23 causes these changes. Materials and Methods: To elucidate the molecular mechanisms of the FGF-23 function, we investigated the short-term effects of a single administration of recombinant FGF-23 in normal and parathyroidectmized animals. Results: An injection of recombinant FGF-23 caused a reduction in serum phosphate and 1,25(OH)2D levels. A decrease in serum phosphate was first observed 9 h after the injection and was accompanied with a reduction in renal mRNA and protein levels for the type IIa sodium-phosphate cotransporter (NaPi-2a). There was no increase in the parathyroid hormone (PTH) level throughout the experiment, and hypophosphatemia was reproduced by FGF-23 in parathyroidectomized rats. Before this hypophosphatemic effect, the serum 1,25(OH)2D level had already descended at 3 h and reached the nadir 9 h after the administration. FGF-23 reduced renal mRNA for 25-hydroxyvitamin D-1α-hydroxylase and increased that for 25-hydroxyvitamin D-24-hydroxylase starting at 1 h. In addition, an injection of calcitriol into normal mice increased the serum FGF-23 level within 4 h. Conclusions: FGF-23 regulates NaPi-2a independently of PTH and the serum 1,25(OH)2D level by controlling renal expressions of key enzymes of the vitamin D metabolism. In conclusion, FGF-23 is a potent regulator of phosphate and vitamin D homeostasis.

Tumor-induced osteomalacia (TIO) is one of the paraneoplastic diseases characterized by hypophosphatemia caused by renal phosphate wasting. Because removal of responsible tumors normalizes phosphate metabolism, an unidentified humoral phosphaturic factor is believed to be responsible for this syndrome. To identify the causative factor of TIO, we obtained cDNA clones that were abundantly expressed only in a tumor causing TIO and constructed tumor-specific cDNA contigs. Based on the sequence of one major contig, we cloned 2,270-bp cDNA, which turned out to encode fibroblast growth factor 23 (FGF23). Administration of recombinant FGF23 decreased serum phosphate in mice within 12 h. When Chinese hamster ovary cells stably expressing FGF23 were s.c. implanted into nude mice, hypophosphatemia with increased renal phosphate clearance was observed. In addition, a high level of serum alkaline phosphatase, low 1,25-dihydroxyvitamin D, deformity of bone, and impairment of body weight gain became evident. Histological examination showed marked increase of osteoid and widening of growth plate. Thus, continuous production of FGF23 reproduced clinical, biochemical, and histological features of TIO in vivo . Analyses for recombinant FGF23 products produced by Chinese hamster ovary cells indicated proteolytic cleavage of FGF23 at the RXXR motif. Recent genetic study indicates that missense mutations in this RXXR motif of FGF23 are responsible for autosomal dominant hypophosphatemic rickets, another hypophosphatemic disease with similar features to TIO. We conclude that overproduction of FGF23 causes TIO, whereas mutations in the FGF23 gene result in autosomal dominant hypophosphatemic rickets possibly by preventing proteolytic cleavage and enhancing biological activity of FGF23.

Inorganic phosphate is essential for ECM mineralization and also as a constituent of important molecules in cellular metabolism. Investigations of several hypophosphatemic diseases indicated that a hormone-like molecule probably regulates serum phosphate concentration. FGF23 has recently been recognized as playing important pathophysiological roles in several hypophosphatemic diseases. We present here the evidence that FGF23 is a physiological regulator of serum phosphate and 1,25-dihydroxyvitamin D (1,25[OH]2D) by generating FGF23-null mice. Disruption of the Fgf23 gene did not result in embryonic lethality, although homozygous mice showed severe growth retardation with abnormal bone phenotype and markedly short life span. The Fgf23–/– mice displayed significantly high serum phosphate with increased renal phosphate reabsorption. They also showed an elevation in serum 1,25(OH)2D that was due to the enhanced expression of renal 25-hydroxyvitamin D-1α-hydroxylase (1α-OHase) from 10 days of age. These phenotypes could not be explained by currently known regulators of mineral homeostasis, indicating that FGF23 is essential for normal phosphate and vitamin D metabolism.

Yamashita are employees of

For 10,000 years pigs and humans have shared a close and complex relationship. From domestication to modern breeding practices, humans have shaped the genomes of domestic pigs. Here we present the assembly and analysis of the genome sequence of a female domestic Duroc pig (Sus scrofa) and a comparison with the genomes of wild and domestic pigs from Europe and Asia. Wild pigs emerged in South East Asia and subsequently spread across Eurasia. Our results reveal a deep phylogenetic split between European and Asian wild boars ∼1 million years ago, and a selective sweep analysis indicates selection on genes involved in RNA processing and regulation. Genes associated with immune response and olfaction exhibit fast evolution. Pigs have the largest repertoire of functional olfactory receptor genes, reflecting the importance of smell in this scavenging animal. The pig genome sequence provides an important resource for further improvements of this important livestock species, and our identification of many putative disease-causing variants extends the potential of the pig as a biomedical model. This study presents the assembly and analysis of the genome sequence of a female domestic Duroc pig and a comparison with the genomes of wild and domestic pigs from Europe and Asia; the results shed light on the evolutionary relationship between European and Asian wild boars. The domestic pig (Sus scrofa) is an important livestock species, its genome shaped by thousands of years of domestication and, latterly, sophisticated breeding practices. A high-quality draft genome sequence for a female domestic Duroc pig is published in this issue of Nature, under the auspices of the Swine Genome Sequencing Consortium. Comparisons of the genomes of wild and domestic pigs shed light on the evolutionary relationship between European and Asian wild boars, and reveal the rapid evolution of genes involved in the immune response and in olfaction. The authors identify many possible disease-causing gene variants, increasing the potential of the pig as a biomedical model, and present a detailed analysis of endogenous porcine retroviruses, knowledge of which is important for the possible use of pigs in xenotransplantation.

Novel retroviral protein expression constructs were designed to retain minimal retroviral sequences and to express dominant selectable markers by reinitiation of translation after expression of the viral genes. HT1080 cells were selected as producer cells for their ability to release high-titer viruses that are resistant to inactivation by human serum. Two HT1080-based packaging cell lines which produce Moloney murine leukemia virus cores with envelope glycoproteins of either amphotropic murine leukemia virus (FLYA13 line) or cat endogenous virus RD114 (FLYRD18 line) are described. Direct comparison with previous retroviral packaging systems indicated that 100-fold-higher titers of helper-free recombinant viruses were released by the FLYA13 and FLYRD18 lines.

Abstract Hypophosphatemic rickets/osteomalacia with inappropriately low serum 1,25-dihidroxyvitamin D level is commonly observed in X-linked hypophosphatemic rickets/osteomalacia, autosomal dominant hypophosphatemic rickets/osteomalacia and tumor-induced osteomalacia. Although the involvement of a newly identified factor, FGF-23, in the pathogenesis of ADHR and TIO has been suggested, clinical evidence indicating the role of FGF-23 has been lacking. We have previously shown that FGF-23 is cleaved between Arg179 and Ser180, and this processing abolished biological activity of FGF-23 to induce hypophosphatemia. Therefore, sandwich ELISA for biologically active intact human FGF-23 was developed using two kinds of monoclonal antibodies that requires the simultaneous presence of both the N-terminal and C-terminal portion of FGF-23. The serum levels of FGF-23 in healthy adults were measurable and ranged from 8.2 to 54.3 ng/L. In contrast, those in a patient with TIO were over 200 ng/L. After the resection of the responsible tumor, the elevated FGF-23 level returned to normal level within 1 h. The increase of serum concentrations of 1,25-dihidroxyvitamin D and phosphate, and the decrease of serum 24,25-dihydroxyvitamin D followed the change of FGF-23. In addition, the elevated serum FGF-23 levels were demonstrated in most patients with XLH. It is likely that increased serum levels of FGF-23 contributes to the development of hypophosphatemia not only in TIO but also in XLH.

Unique among known human herpesviruses, Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus (KSHV or HHV-8) encodes chemokine-like proteins (vMIP-I and vMIP-II). vMIP-II was shown to block infection of human immunodeficiency virus-type 1 (HIV-1) on a CD4-positive cell line expressing CCR3 and to a lesser extent on one expressing CCR5, whereas both vMIP-I and vMIP-II partially inhibited HIV infection of peripheral blood mononuclear cells. Like eotaxin, vMIP-II activated and chemoattracted human eosinophils by way of CCR3. vMIP-I and vMIP-II, but not cellular MIP-1alpha or RANTES, were highly angiogenic in the chorioallantoic assay, suggesting a possible pathogenic role in Kaposi's sarcoma.

FGF-23 is involved in the pathogenesis of two similar hypophosphatemic diseases, autosomal dominant hypophosphatemic rickets/osteomalacia (ADHR) and tumor-induced osteomalacia (TIO). We have shown that the overproduction of FGF-23 by tumors causes TIO. In contrast, ADHR derives from missense mutations in FGF-23 gene. However, it has been unclear how those mutations affect phosphate metabolism. Therefore, we produced mutant as well as wild-type FGF-23 proteins and examined their biological activity. Western blot analysis using site-specific antibodies showed that wild-type FGF-23 secreted into conditioned media was partially cleaved between Arg(179) and Ser(180). In addition, further processing of the cleaved N-terminal portion was observed. In constrast, mutant FGF-23 proteins found in ADHR were resistant to the cleavage. In order to clarify which molecule has the biological activity to induce hypophosphatemia, we separated full-length protein, the N-terminal and C-terminal fragments of wild-type FGF-23. When the activity of each fraction was examined in vivo, only the full-length FGF-23 decreased serum phosphate. Mutant FGF-23 protein that was resistant to the cleavage also retained the activity to induce hypophosphatemia. The extent of hypophosphatemia induced by the single administration of either wild-type or the mutant full-length FGF-23 protein was similar. In addition, implantation of CHO cells expressing the mutant FGF-23 protein caused hypophosphatemia and the decrease of bone mineral content. We conclude that ADHR is caused by hypophosphatemic action of mutant full-length FGF-23 proteins that are resistant to the cleavage between Arg(179) and Ser(180).