颅骨锁骨发育不全致病基因RUNX2通过调控miR-31介导的牙槽骨改建过程影响牙齿替换的机制研究

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基本信息

  • 批准号:
    81771053
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万
  • 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:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Delayed or failed eruption of the permanent successors is a typical feature of cleidocranial dysplasia, which seriously affects the quality of the patients’ life. However, the underlying mechanism is still unclear. In previous study, we found that RUNX2 mutation, the pathogenic gene of cleidocranial dysplasia, down-regulated the osteogenic potential of odontogenic cells and its ability to support osteoclast differentiation and also the expression of miR-31, which regulates the differentiation of osteoblast and osteoclast. Therefore, the hypothesis is raised that RUNX2 mutations disturb the alveolar bone remodeling during tooth replacement by regulating miR-31. In order to test this hypothesis, the effect of RUNX2 mutation on the differentiation of osteoblasts and osteoclasts by dental follicle cells, pre-osteoblast and pre-osteoclast will be first investigated. Thereafter, the mechanism of RUNX2 regulating bone remodeling via miR-31 will be explored by luciferase reporter assay, ChIP assay, lentivirus transfection, Rescue assay, miR-31 target gene prediction and validation. Lastly, the bone formation and bone resorption of the tooth root slice combined with scaffold material and pre-osteoblasts or pre-osteoclasts transfected with RUNX2 mutant was explored in nude mice in order to verify the in vitro findings. This study explores the mechanism that underlies impaired tooth replacement in cleidocranial dysplasia.
颅骨锁骨发育不全综合征患者出现牙齿替换障碍,严重影响患者生活质量,但其机制仍未阐明。我们在前期工作中发现,其致病基因RUNX2突变下调牙源性细胞的成骨向分化能力和诱导破骨细胞分化的能力,并影响miR-31表达水平,而miR-31可调控成骨细胞和破骨细胞分化。因此,我们推测RUNX2突变通过调控miR-31干扰成骨细胞和破骨细胞分化,导致牙槽骨改建异常。针对此假说,我们将深入研究RUNX2突变对牙囊细胞诱导成骨细胞和破骨细胞分化能力的影响。其次,通过荧光素酶报告基因实验、染色质免疫共沉淀、慢病毒转染、“拯救”实验、miR-31靶基因预测和验证等方法,逐级分析RUNX2突变通过调控miR-31影响牙槽骨改建的机制。最后,通过观察吸附有RUNX2突变体细胞的牙根片段在裸鼠体内的骨形成和骨吸收情况,体内验证miR-31在RUNX2介导的牙槽骨改建中的作用,以揭示该综合征患者牙齿替换障碍的发病机制。

结项摘要

颅骨锁骨发育不全(Cleidocranial dysplasia, CCD)是一种罕见的常染色体单基因显性遗传病,致病基因为RUNX2。该疾病表现为全身多处骨骼发育不良和牙齿发育异常,其中口腔问题、尤其是牙齿替换障碍是影响此类患者生活质量和促使其求医的主要因素。因此,本课题旨在探讨 RUNX2突变导致CCD患者牙齿替换障碍的病理机制。.本项目收集了CCD患者的原代牙囊细胞,以研究RUNX2突变通过干扰牙囊细胞介导的牙槽骨改建影响牙齿替换的分子机制。结果提示,RUNX2突变通过直接作用下调成骨分化标志基因,负向调控牙囊细胞成骨分化,从而抑制牙齿萌出时的牙槽骨形成,削弱牙齿萌出动力;RUNX2突变还可通过RANK/RANKL/OPG信号通路抑制牙囊细胞诱导破骨细胞分化的能力和抑制单核细胞分化为破骨细胞,导致牙齿萌出过程中骨吸收活性下降,阻碍牙齿萌出通道的建立。这两方面的协同作用导致了CCD患者恒牙萌出障碍。.进一步构建表达野生型或突变型RUNX2的单核细胞,研究RUNX2突变对破骨细胞分化是否有直接调控作用及作用机制。结果提示,RUNX2作为转录因子可以进入细胞核与下游靶基因的DNA 结合,提升mTORC2的表达水平和活性,促进AKT磷酸化,增加NFATc1的表达和入核,从而使NFATc1下游包括CTSK在内的破骨细胞功能相关基因表达增加,最终表现为破骨细胞分化和骨吸收功能的增强。因此,RUNX2通过AKT/NFATc1/CTSK轴促进破骨细胞分化和骨吸收,但是突变型RUNX2发生了功能丧失,导致牙槽骨破骨细胞分化和功能异常,阻碍牙齿萌出通道的建立。.本项目收集到一例不伴有RUNX2突变的CCD患者家系,通过外显子测序初步锁定IGSF10基因变异。随后的功能研究发现,在成骨细胞中敲低IGSF10可显著抑制其矿化潜能,并显著下调成骨相关基因BSP表达水平;恢复IGSF10敲低细胞中BSP表达水平,可挽救成骨细胞的矿化能力。因此,IGSF10可能是一个导致CCD发生的新致病基因,IGSF10可能通过RUNX2之外的通路靶向BSP调控成骨分化,从而导致CCD患者骨代谢异常。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(6)
专利数量(0)
An Exploration of Mutagenesis in a Family with Cleidocranial Dysplasia without RUNX2 Mutation.
无RUNX2突变的锁骨颅骨发育不良家系的诱变探索
  • DOI:
    10.3389/fgene.2021.748111
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Frontiers in genetics
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Liu D;Liu Y;Zhang X;Wang Y;Zhang C;Zheng S
  • 通讯作者:
    Zheng S
RUNX2 mutation reduces osteogenic differentiation of dental follicle cells in cleidocranial dysplasia
RUNX2突变减少锁骨颅骨发育不良中牙囊细胞的成骨分化
  • DOI:
    10.1093/mutage/gey010
  • 发表时间:
    2018-05-01
  • 期刊:
    MUTAGENESIS
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Liu, Yang;Wang, Yixiang;Zheng, Shuguo
  • 通讯作者:
    Zheng, Shuguo
Abnormal bone remodelling activity of dental follicle cells from a cleidocranial dysplasia patient
锁骨颅骨发育不良患者牙囊细胞骨重塑活性异常
  • DOI:
    10.1111/odi.12900
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Oral Diseases
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Liu Yang;Zhang Xianli;Sun Xiangyu;Wang Xiaozhe;Zhang Chenying;Zheng Shuguo
  • 通讯作者:
    Zheng Shuguo
A novel FAM83H mutation in one Chinese family with autosomal-dominant hypocalcification amelogenesis imperfecta
一个患有常染色体显性低钙化釉质生成不全的中国家族中的一种新的 FAM83H 突变
  • DOI:
    10.1093/mutage/gey019
  • 发表时间:
    2018-07-01
  • 期刊:
    MUTAGENESIS
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Yu, Shunlan;Quan, Junkang;Zheng, Shuguo
  • 通讯作者:
    Zheng, Shuguo
New Function of RUNX2 in Regulating Osteoclast Differentiation via the AKT/NFATc1/CTSK Axis
RUNX2 通过 AKT/NFATc1/CTSK 轴调节破骨细胞分化的新功能
  • DOI:
    10.1007/s00223-020-00666-7
  • 发表时间:
    2020-02-01
  • 期刊:
    CALCIFIED TISSUE INTERNATIONAL
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Xin, Yuejiao;Liu, Yang;Zheng, Shuguo
  • 通讯作者:
    Zheng, Shuguo

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其他文献

颅骨锁骨发育不良患者乳牙牙根吸收特点及牙齿结构分析
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  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    北京大学学报(医学版)
  • 影响因子:
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  • 作者:
    杨祥;张趁英;郑树国
  • 通讯作者:
    郑树国
人三叶因子3腺病毒载体的构建及其对胆管上皮细胞迁移的调控作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    第三军医大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    田驹;程哲;郑树国
  • 通讯作者:
    郑树国

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RUNX2突变通过组蛋白乳酸化修饰调控牙囊细胞衰老介导牙齿萌出的机制研究
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    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

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          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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