TGF-β激活的Smad1/5和Smad2/3信号通路正反向调控早期牙胚上皮增殖的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81570942
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1501.口腔颅颌面组织器官生长发育相关疾病
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The proliferation of dental epithelium is critical for early tooth development. TGF-β/BMP signaling pathways are involved in the early tooth development. It is generally accepted that P-Smad2/3 mediates TGF-β signaling pathway, while P-Smad1/5 mediates BMP signaling pathway in the canonical concept. Our preliminary data showed: P-Smad1/5 was regulated by TGF-β signaling pathway instead of BMP signaling pathway; both Smad2/3 and Smad1/5 control dental epithelial cell proliferation through regulation of Cyclin-D1. Based on these preliminary results, we attend to resolve these following critical scientific questions: ⑴ The molecular mechanisms of Smad1/5 phosphorylation induced by TGF-β during early tooth development; ⑵ Whether TGF-β shows different expression concentration in different areas of dental epithelium which activates different signaling pathways, and makes TGF-β plays positive and negative biological functions; ⑶ At the basalt and central areas, lowly expressed TGF-β is able to activate Smad2/3, then down-regulates Cyclin-D1 expression, which inhibits the proliferation of dental epithelium; ⑷ At those epithelial cells adjacent to dental mesenchyme, the highly expressed TGF-β is able to activate Smad1/5, then up-regulates Cyclin-D1 expression, which promotes the proliferation of dental epithelium. With this study, we can elucidate the regulation mechanism of dental epithelial cell proliferation during early tooth development, and will make the foundation in theory for tooth regeneration and tooth tissue engineering.
牙上皮增殖是早期牙胚发育的关键因素,TGF-β/BMP信号参与早期牙胚发育。经典信号通路认为Smad2/3介导TGF-β信号,Smad1/5介导BMP信号。本课题组前期发现:早期牙上皮内Smad1/5 不受BMP调控,而受TGF-β调控;Smad2/3和Smad1/5通过调控Cyclin-D1影响上皮增殖。基于前期研究基础,本课题拟解决以下关键科学问题:在牙上皮内(1)TGF-β激活Smad1/5的分子机制;(2)TGF-β是否因表达浓度分布不同,激活不同信号通路,发挥不同生理功能;(3)在上皮基底层和中央处是否TGF-β表达较低,激活Smad2/3抑制Cyclin-D1表达,从而抑制细胞增殖;(4)在上皮内邻近间充质的细胞层内是否TGF-β表达较高,激活Smad1/5促进Cyclin-D1表达,从而促进细胞增殖。本研究将进一步阐明早期牙上皮增殖的调控机制,为牙再生和组织工程奠定理论基础。

结项摘要

牙胚发育的启动信号来源于牙上皮,在早期牙胚发育过程中,牙源性上皮增殖是牙胚发育的关键因素。TGF-β/BMP信号在牙发育过程中起诱导和调节作用,被认为是牙胚发育由牙板期进入蕾状期的关键调节分子。经典信号通路认为Smad2/3介导TGF-β信号,Smad1/5介导BMP信号。本课题组前期研究发现在早期牙胚上皮内P-Smad1/5不受BMP调控,而由TGF-β调控。本课题主要研究了在早期牙上皮中TGF-β激活Smad1/5的机制及其生物学功能。本课题通过免疫荧光、原代细胞培养、siRNA干扰、小分子抑制剂、BrdU染色、原位PLA、蛋白免疫沉淀、双荧光素酶报告基因等技术发现:1)在牙胚上皮基底层TGF-β表达浓度较高,可以通过ALK1/2-ALK5复合体激活P-Smad1/5,进而通过促进Cyclin-D1表达促进细胞增殖;2)在上皮中央部位TGF-β表达浓度较低,仅通过ALK5激活P-Smad2/3,进而通过抑制Cyclin-D1表达而抑制细胞增殖;4)TGF-β激活的P-Smad1/5因不能和Smad4结合形成复合体,进而不能激活BMP反应元件,发挥不同于BMP激活的P-Smad1/5的功能,表明在上皮内TGF-β抑制了BMP经典信号通路。本课题研究进一步完善了TGF-β 信号调控牙胚发育的机制,提示TGF-β通过浓度梯度表达不同,在牙胚上皮不同部位激活不同的下游信号分子,从而表现出促进或抑制牙胚上皮细胞增殖,进而参与牙胚上皮的形态发生。本研究进一步阐明了早期牙上皮增殖的调控机制,为牙再生和组织工程奠定理论基础。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
DLX3 Inhibits the Proliferation of Human Dental Pulp Cells Through Inactivation of Canonical Wnt/β-Catenin Signaling Pathway
DLX3 通过失活经典 Wnt/β-连环蛋白信号通路来抑制人牙髓细胞的增殖
  • DOI:
    10.3389/fphys.2018.01637
  • 发表时间:
    2018-11-20
  • 期刊:
    FRONTIERS IN PHYSIOLOGY
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Zhan, Yunyan;Li, Xiaoyan;Yang, Guobin
  • 通讯作者:
    Yang, Guobin
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成牙本质细胞中 BMP-2 诱导的 Dspp 转录由 Dlx3/Osx 信号通路介导
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017-09-07
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Yang G;Yuan G;MacDougall M;Zhi C;Chen S
  • 通讯作者:
    Chen S
TGF-β signaling inhibits canonical BMP signaling pathway during palate development.
TGF-β 信号传导抑制上颚发育过程中的经典 BMP 信号传导途径
  • DOI:
    10.1007/s00441-017-2757-y
  • 发表时间:
    2018-03
  • 期刊:
    Cell and tissue research
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Yuan G;Zhan Y;Gou X;Chen Y;Yang G
  • 通讯作者:
    Yang G
Mdm2 Promotes Odontoblast-like Differentiation by Ubiquitinating Dlx3 and p53
Mdm2 通过泛素化 Dlx3 和 p53 促进成牙本质细胞样分化
  • DOI:
    10.1177/0022034519893672
  • 发表时间:
    2019-12-17
  • 期刊:
    JOURNAL OF DENTAL RESEARCH
  • 影响因子:
    7.6
  • 作者:
    Zheng,H.;Yang,G.;Yuan,G.
  • 通讯作者:
    Yuan,G.
Comparative evaluation of the shaping ability of single-file system versus multi-file system in severely curved root canals
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  • DOI:
    10.1016/j.jds.2017.09.005
  • 发表时间:
    2018-02
  • 期刊:
    Journal of Dental Sciences
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Yuan Guohua;Yang Guobin
  • 通讯作者:
    Yang Guobin

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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