Follistatin与连续性牙齿(Successional Teeth)发育的遗传学控制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81570941
  • 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

Mammals including human replace their teeth once in life, belonging to successional teeth. However, the molecular control of successional teeth development still remains elusive. Our preliminary studies demonstrated that the deletion of mouse Follistatin gene result in the formation of successional tooth germ lingual to the molar, the kidney capsule implantation of such Follistatin ntooth germ redulted in the formation of differentiated tooth structure. In addition, the level of phosphorylated Smad-1/5/8 in Follistatin-/- increases dramatically, in comparison with the wild type control. Thus, these preliminary data lead to the hypothesis that Follistatin acts by antagonizing BMP and/or Activin to inhibit the successional teeth formation in wild type mouse. To confirm this hypothesis, we first propose to investigate the developmental mechanism of successional tooth germ in Follistatin-/- by deciding the gene expression pattern of critical tooth marker genes, the cell proliferation, and cell apotosis. Pattern. We also pursue the question of how and to what extent the successional tooth germ in the absence of mouse Follistatin undergo the differentiation and morphogenesis, by tissue-specific ablation of Follistain in dental lamina and underlying neural crest derived mesenchyme with K14-Cre/Osr2-IERS-Cre at E11.75, which might be a way to overcome the neonatal lethality of Follistatin straight deletion. Next question we propose to study in this project is the developmental ability and molecular nature of dental lamina in Follistatin-/- mutant. We will perform the tracing of Sox2 cell lineages in successional teeth budding from the dental lamina in Follistatin-/- mutant carrying Sox2-ki-EGFP allele. Using K14Cre, we will also delete Sox2 in dental lamina and oral epithelium in Follistatin-/- mutant to determin whether the successional teeth budding results from the stem precursors in dental lamina. We also propose the genetic investigation of whether the supernumary teeth is induced in the dental lamina where the beta-catenin is activated by K14-Cre in Follistatin-/- carrying beta-catenin3ex allele. Finally, we propose to investigate the mechanism by which the Follistatin inhibits the successional teeth formation in mouse by antagonizing the BMP/or Activin signaling. We will examine the levels of BMP and Activin βA signaling by checking the phorsphorylation of Smad1/5/8 and Smad2/3 by immunohistovchemistry, respectively. We then will access the mechanism investigation by overexpression of Noggin, the secreted antagonist to BMP protein, in Follistatin-/- tooth germ organ culture. In a paralleled experiment, we propose to knockdown the Activin-βA by expression of si-Activin βA in the tooth germ organ culture. We expect to approach the molecular control of successional tooth initiation and formation development by elucidating the role of Follistatin in control of successional tooth budding from dental lamina in mouse gene modification model system.
模式动物小鼠没有牙齿替换特征。对于替换牙齿形成的分子控制仍不很明确。我们发现敲除小鼠Follistatin导致牙板在磨牙舌侧连续形成超数牙胚;pSmad1/5/8水平在突变牙胚上调。提示Follistatin可能拮抗BMP或Activin通路抑制野生小鼠牙板的连续性生长。为验证上述设想,本项目首先利用原位杂交,细胞增殖,细胞凋亡测定对Follistatin基因突变中连续性牙胚进行发育机理研究。还利用双Cre活性在E11.5同时敲除口腔上皮与间充质Follistatin来研究连续性牙齿生长分化程度。同时利用Sox2tm2Hoch /Follistatin-/-对牙板上皮Sox2细胞系进行追踪,及功能验证。并检测突变牙板对由于β-catenin激活形成超数牙胚的反应以解析牙板连续发育能力。最后,通过拮抗BMP水平;敲低Activin表达等验证野生小鼠中Follistatin的遗传性抑制功能。

结项摘要

Follistatin(Fst)基因在哺乳动物牙齿发育过程中起着重要的控制作用。本项目研究发现:Fst基因的RNA 转录产物在牙胚发育中同时存在于上皮组织和间充质组织中;利用Cre/Lox系统的条件性基因敲除手段同时从胚胎口腔上皮组织及牙胚间充质组织敲除控制Fst基因(Fstfx/fx;K14-Cre;Wnt1-Cre)导致形成超数的上切牙。利用Micro-CT确定这种牙齿表型有别于其他研究者利用在牙向上皮组织过表达Fst所发现的在舌侧形成异常位置的釉质的表型不同。一种可能性是在Follistatin缺失下,切牙舌侧口腔上皮可能获得了与牙向诱导相关的能力;二是Follistatin缺失导致牙间充质中与已知与BMP4信号相关的与牙向发育能力关联的信号通路或反馈信号回路的激活。我们利用组织学及牙胚标志性基因Shh的原位RNA分子表达分析发现, FST缺失的上切牙牙胚在E16.5其基部上皮明显可以分辨为两个牙颈环区域。成年小鼠切牙的不断生长的细胞来源及动力来自牙颈环区的具有干细胞性质的细胞,因而这些组织学分析结果也意味着Follistatin与牙颈环区的发育调节相关。我们对牙颈环上皮的干细胞标志基因Sox2 的表达进行了进一步分析。原位杂交与Sox2蛋白质都显示,E14.5 Fstfx/fx;K14-Cre;Wnt1-Cre突变胚胎中Sox2在上切牙牙胚出现超数的上皮表达区域表达数量增多,并且CyclinD1的免疫荧光结果显示在该部位的细胞增殖显著增强。这可能说明超数形成的上切牙牙胚会发育成切牙牙齿结构,未来超数牙的牙颈环结构具有保证了使得切牙保持不断连续生长提供牙源干细胞。由于FST fx/fx;K14-Cre;Wnt1-Cre的超数门牙表型提示超数发生的牙齿可能反映了FST通过对Smad1/5/8或Smad2/3的BMP或TGF-β信号的正负调节完成。我们通过对野生型和FollistatinK14-Cre;Wnt-Cre突变小鼠的上切牙进行免疫荧光发现在FollistatinK14-Cre;Wnt-Cre牙齿中,TGF-β信号通路被过度激活,表现为p-Smad2的水平显著增强。RNA-Seq分析也表明突变牙齿中的基因表达发生显著变化,这也提示牙胚发育中Fst通过TGF-beta信号调节牙颈环干细胞提供对小鼠门牙生长的支持。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Wnt Production in Dental Epithelium Is Crucial for Tooth Differentiation
牙上皮中 Wnt 的产生对于牙齿分化至关重要
  • DOI:
    10.1177/0022034519835194
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Dental Research
  • 影响因子:
    7.6
  • 作者:
    Xiong Y;Fang Y;Qian Y;Liu Y;Yang X;Huang H;Li Y;Zhang X;Zhang Z;Dong M;Qiu M;Zhu X J;Zhang Z
  • 通讯作者:
    Zhang Z
Suppressor of Fused Restraint of Hedgehog Activity Level is Critical for Osteogenic Proliferation and Differentiation during Calvarial Bone Development
刺猬活动水平融合抑制的抑制剂对于颅骨发育过程中的成骨增殖和分化至关重要
  • DOI:
    10.1074/jbc.m117.792010
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Biological Chemistry
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Li Jianying;Cui Y;Xu J;Wang Qihui;Yang XQ;Li Y;Zhang XY;Qiu MS;Zhang Ze;Zhang Zunyi
  • 通讯作者:
    Zhang Zunyi
ISLET-1-depedent b-catenin/Hedgehog signaling is required for outgrowth of the lower jaw
下颌的生长需要依赖 ISLET-1 的 β-连环蛋白/Hedgehog 信号传导
  • DOI:
    doi:10.1128/mcb.00590-16
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Molecular and Cellular Biology
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Li F;Fu G;Liu Y;Miao X;Li Y;Yang X;Zhang X;Qiu M;Gan L;Yu D;Chen Y;Zhang Ze;Zhang Zunyi
  • 通讯作者:
    Zhang Zunyi
Mesenchymal Sufu Regulates Development of Mandibular Molar via Shh Signaling
间充质 Sufu 通过 Shh 信号调节下颌磨牙的发育
  • DOI:
    10.1177/0022034519872679
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Dental Research
  • 影响因子:
    7.6
  • 作者:
    Li Jianying;Xu Jie;Cui Y;Wang L;Wang B;Wang Q;Zhang X;Qiu M;Zhang Zunyi
  • 通讯作者:
    Zhang Zunyi

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其他文献

A Wnt/Notch/Pax7 signaling network supports tissue integrity in tongue development
Wnt/Notch/Pax7 信号网络支持舌头发育中的组织完整性
  • DOI:
    10.1074/jbc.m117.789438
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Biological Chemistry
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Zhu XJ;Yuan X;Wang M;Fang Y;Liu Y;Zhang X;Yang X;Li Y;Li J;Li F;Dai Z;Qiu M;Zhang Ze;张遵义
  • 通讯作者:
    张遵义
Gpr177-mediated Wntsignaling is required for secondary palate development
Gpr177 介导的 Wnt 信号传导是次级味觉发育所必需的
  • DOI:
    10.1177/0022034515583532
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Journal of Dental Reserch
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘玉东;赵婉欣;袁雪燕;LiYan;QiuM;朱晓静;张遵义
  • 通讯作者:
    张遵义

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张遵义的其他基金

转录因子Msx1与哺乳动物上腭发育的前-后区域化
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    面上项目
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  • 项目类别:
    面上项目
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目

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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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