同源盒基因DLX3在釉質發育中的調控機制

《同源盒基因DLX3在釉質發育中的調控機制》是依託北京大學，由高學軍擔任負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：同源盒基因DLX3在釉質發育中的調控機制
• 項目負責人：高學軍
• 依託單位：北京大學
• 項目類別：面上項目

項目摘要

DLX3基因突變可以導致毛髮-牙齒-骨骼綜合症（TDO, Tricho-dento-osseous syndrome）。其中在口腔中主要表現為發育不良型和成熟不良型釉質發育不全。DLX3基因在骨骼和毛髮發育中的作用和調控機制已經有大量報導，但在牙齒髮育過程中其目的基因和上游信號通路的調控機制尚不明確。本項目旨在通過體內動物實驗和體外細胞和分子生物學實驗，對同源盒基因DLX3在小鼠牙胚發育過程中的表達特徵、信號通路和和釉質發育不全相關基因的調控機制進行研究。內容包括在基因和蛋白水平定位DLX3在牙胚發育不同階段的表達；採用過表達，基因沉默和啟動子分析等方法確定DLX3下游的釉質發育不全相關的目的基因及其之間的調控方式；明確DLX3基因在釉質發育中的上游信號通路；驗證同源盒家族分子間的蛋白-蛋白間的相互作用。研究結果有利於為進一步揭示人類釉質發育不全的致病機理提供分子遺傳學的依據。

結題摘要

DLX3基因突變可以導致毛髮-牙齒-骨骼綜合症（TDO, Tricho-dento-osseous syndrome）。在口腔中主要表現為發育不良型和成熟不良型釉質發育不全。以往文獻有DLX3基因在骨胳和毛髮發育中的作用和調控機制的大量報導，但缺少在牙齒髮育過程中其目的基因和上游信號通路調控方面的研究。本項目在基金的支持下，通過動物組織學和體外細胞分子生物學實驗，旨在對同源盒基因DLX3在小鼠牙胚發育過程中的表達特徵和釉質發育不全相關基因的調控機制進行探討。研究結果：(1)發育小鼠磨牙牙胚的免疫組織化學分析顯示Dlx3在分泌期的成釉細胞胞核中有強信號的免疫染色，而後在成熟期信號衰減。螢光定量PCR結果顯示，Dlx3在mRNA水平上同樣表現為分泌期表達增高，成熟期減低的趨勢，Dlx3時空特異性的表達方式與釉基質蛋白和蛋白酶(Amelx，Enam，Odam 和Klk4)具有高度一致性。(2)在小鼠成釉細胞系LS8中分別過表達和敲低Dlx3基因後， Amelx，Enam，Klk4，Odam均檢測到上調和減低的表達變化。為了進一步驗證Dlx3發揮作用的方式，分別採用啟動子分析、染色體免疫共沉澱、螢光素酶報告等實驗，結果表明Dlx3能夠直接結合於Enam，Amelx，Odam的啟動子區並激活基因表達。(3)本研究同時發現，突變Dlx3蛋白（TDO相關4G突變）能夠在LS8細胞中抑制野生型Dlx3蛋白的轉錄激活作用。這些研究結果說明：Dlx3在釉質發育過程中通過直接結合在釉基質蛋白（Enam，Amelx，Odam）的轉錄調控區從而激活這些基因的轉錄和表達，以此來參與釉基質的形成和釉質的礦化成熟，Dlx3突變會影響其轉錄功能從而造成相關下游基因的異常表達和功能發揮。總結：本項目詳細研究Dlx3基因在牙釉質發生中的表達特徵及調控機制，同時在體外驗證了Dlx3基因突變對釉基質蛋白表達的影響，得出了有意義的結果，本研究的結果對揭示釉質發育不全的發病機制有重要意義。截至目前，有關結果已經整理成科學論文5篇，其中正式發表2篇，有2篇正在根據雜誌審稿專家的意見進行修改，可望近期正式發表，另外1篇正在撰寫修改中。