Lhx8募集Suv39h1表观遗传调控成牙本质细胞增殖分化平衡的功能与机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81600824
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 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:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Elucidation of the exact molecular mechanism controlling odontoblast differentiation process is one of fundamental works to fully understand the tooth development and to successfully achieve dentin regeneration. Our previous work has demonstrated that homeobox gene Lhx8 plays a critical role in the maintenance of cell proliferation and progenitor status via epigenetic suppression of key odontoblast differentiation genes, such as Dspp. Our further pilot studies revealed that Suv39h1, a key histone epigenetic modification enzyme, displayed a highly similar expression pattern with that of Lhx8 in the dental mesenchyme. Importantly, we found that Lhx8 showed strong physical interaction with Suv39h1, and knock-down of Suv39h1 significantly blocked the odontoblast terminal differentiation suppression induced by Lhx8. Based on these previous results, we hypothesize that Lhx8 epigenetically regulates the balance of cell proliferation and differentiation via recruiting Suv39h1. In this project, we will further investigate whether Lhx8 interact with Suv39h1 and determine whether Lhx8 can mediate recruitment of Suv39h1 to the promoters of key genes (Dspp, Col1a1, and Msx1/2) controlling odontoblast terminal differentiation and induce tri-methylation of H3K9 of these genes, which therefore will sustain the suppression and the progenitor status of dental mesenchyme cells. Such epigenetic suppression will therefore control the delicate balance between proliferation and differentiation of dental mesenchyme cells. Our study will provide a novel epigenetic insight into molecular mechanisms of tooth development.
阐明成牙本质细胞分化的分子机制是认识牙发育过程和实现牙本质再生的关键。申请人前期研究发现同源盒基因Lhx8通过表观修饰抑制Dspp等成牙本质细胞终末分化关键基因表达,维持细胞增殖和未分化的前体状态。申请人进一步预实验显示:组蛋白甲基转移酶Suv39h1在牙源性间充质中的表达谱与Lhx8高度相似,且与Lhx8具有强相互作用;干涉Suv39h1显著阻断Lhx8对成牙本质细胞终末分化的抑制。据此,我们提出科学假说:Lhx8通过募集Suv39h1在表观遗传水平调控牙发育进程。本项目将通过牙胚原位杂交、牙胚重组和细胞学等实验,明确牙发育早期,Lhx8是否通过与Suv39h1相互作用,将其募集到Dspp,Col1a1,Msx1/2等成牙本质细胞终末分化关键基因的启动子区,导致局部H3K9me3修饰和基因表达抑制,维持牙源性间质细胞的前体细胞状态和增殖分化平衡。本研究有望揭示牙发育的表观遗传新机制。

结项摘要

牙发育是受基因网络精细调控的过程,前期研究显示Lhx8在牙间充质发育尤其是成牙本质细胞定向分化过程中发挥重要作用,但具体机制仍不清楚。因此,本项目旨在探讨Lhx8影响牙/骨源性间充质干细胞定向命运决定和增殖分化平衡的分子机制。.本项目研究发现,在牙髓干细胞中Lhx8和Suv39h1存在相互作用,在小鼠胚胎E12.5-16.5期间,Lhx8 和Suv39h1在牙间充质细胞中共表达,且早期上皮信号FGF8和晚期间充质信号BMP2的表达模式与上述两者在牙间充质中的表达高度相关;进一步研究发现,FGF8和BMP2分别在转录水平激活和抑制Lhx8的表达,牙间充质早期Lhx8高表达通过与Suv39h1使细胞维持干性未分化状态,而敲低Suv39h1则显著影响Lhx8和FGF8的功能,FGF8和BMP2 通过Lhx8/Suv39h1复合体发挥对牙间充质发育的调控作用,而Lhx8/Suv39h1通过使成牙本质细胞终末分化相关基因的启动子区发生H3K9三甲基化,精细调节牙间充质增殖和分化的平衡。.为进一步探讨间充质干细胞增殖分化平衡的关键基因Lhx8及BMP2的精确时空调控在体内骨组织再生过程中的作用,我们借助光遗传手段,构建调控Lhx8和BMP2的光控表达系统,蓝光可在转染的间充质干细胞中实现诱导BMP2过表达和干涉Lhx8的效果,光控表达BMP2和shLhx8能有效促进间充质干细胞的体外成骨作用;将转染的间充质干细胞加载到PLGA支架上移植入到大鼠颅骨缺损区域后,发现蓝光照射后可显著促进颅骨缺损部位的骨再生。.本项目的研究结果揭示了牙间充质增殖分化平衡的表观遗传新机制,以及Lhx8/Suv39h1和FGF8、BMP2在其中发挥的作用,为认识牙发育提供了新依据;此外,通过光遗传手段的研究结果进一步验证了Lhx8和BMP2精确时空调控对体内骨修复再生的影响,为发展精准再生医学策略提供了新思路。

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)
Optogenetic control of mesenchymal cell fate towards precise bone regeneration
光遗传学控制间充质细胞命运以实现精确的骨再生
  • DOI:
    10.7150/thno.36455
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    THERANOSTICS
  • 影响因子:
    12.4
  • 作者:
    Wang, Weicai;Huang, Delan;Zhou, Chen
  • 通讯作者:
    Zhou, Chen
PLGA-based control release of Noggin blocks the premature fusion of cranial sutures caused by retinoic acid.
基于 PLGA 的 Noggin 控制释放可阻止视黄酸引起的颅缝过早融合
  • DOI:
    10.1007/s00253-018-9457-8
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    Applied microbiology and biotechnology
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Wang W;Zhou C;Feng Z;Li H;Zhang Y;Bao B;Cai B;Chen M;Huang H
  • 通讯作者:
    Huang H
Tooth Regeneration: Insights from Tooth Development and Spatial-Temporal Control of Bioactive Drug Release.
牙齿再生:牙齿发育和生物活性药物释放的时空控制的见解。
  • DOI:
    10.1007/s1205-019-09940-0
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Stem Cell Reviews and Reports
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Huang Delan;Ren Jianhan;Li Runze;Guan Chenyu;Feng Zhicai;Bao Baicheng;Wang Weicai;Zhou Chen
  • 通讯作者:
    Zhou Chen
Control of mesenchymal stem cell biology by histone modifications
通过组蛋白修饰控制间充质干细胞生物学。
  • DOI:
    10.1186/s13578-020-0378-8
  • 发表时间:
    2020-02-03
  • 期刊:
    CELL AND BIOSCIENCE
  • 影响因子:
    7.5
  • 作者:
    Ren, Jianhan;Huang, Delan;Zhou, Chen
  • 通讯作者:
    Zhou, Chen

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High performance flexible ultraviolet photodetectors based on TiO2/graphene hybrid for irradiation monitoring applications
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    2016-06
  • 期刊:
    Journal of Micromechanics and Microengineering
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    周晨;王晓红;徐思行;匡宣霖
  • 通讯作者:
    匡宣霖
Effect of Polyethersulfone Molecular Weight on Structure and Performance of Ultrafiltration Membranes
聚醚砜分子量对超滤膜结构和性能的影响
  • DOI:
    10.1021/ie100199h
  • 发表时间:
    2010-09
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    施柳青
社会体制改革、意识培养与社会系统稳定性——基于社会燃烧理论的分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    理论与改革
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王治国;周晨;刘娜
  • 通讯作者:
    刘娜
人喉声带振动模拟实验平台的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国医学物理学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周晨;陈东帆;李睿强;万勤
  • 通讯作者:
    万勤
基于武汉MST雷达的对流层顶观测研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    青海银;赵正予;周晨
  • 通讯作者:
    周晨

其他文献

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L2 方法、弱莱夫谢茨定理及全纯叶状结构
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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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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