同源盒基因DLX3在釉质发育中的调控机制

DLX3基因突变可以导致毛发-牙齿-骨骼综合症（TDO, Tricho-dento-osseous syndrome)。其中在口腔中主要表现为发育不良型和成熟不良型釉质发育不全。DLX3基因在骨骼和毛发发育中的作用和调控机制已经有大量报道，但在牙齿发育过程中其目的基因和上游信号通路的调控机制尚不明确。本项目旨在通过体内动物实验和体外细胞和分子生物学实验，对同源盒基因DLX3在小鼠牙胚发育过程中的表达特征、信号通路和和釉质发育不全相关基因的调控机制进行研究。内容包括在基因和蛋白水平定位DLX3在牙胚发育不同阶段的表达；采用过表达，基因沉默和启动子分析等方法确定DLX3下游的釉质发育不全相关的目的基因及其之间的调控方式；明确DLX3基因在釉质发育中的上游信号通路；验证同源盒家族分子间的蛋白-蛋白间的相互作用。研究结果有利于为进一步揭示人类釉质发育不全的致病机理提供分子遗传学的依据。

DLX3基因突变可以导致毛发-牙齿-骨骼综合症（TDO, Tricho-dento-osseous syndrome)。在口腔中主要表现为发育不良型和成熟不良型釉质发育不全。以往文献有DLX3基因在骨胳和毛发发育中的作用和调控机制的大量报道，但缺少在牙齿发育过程中其目的基因和上游信号通路调控方面的研究。本项目在基金的支持下，通过动物组织学和体外细胞分子生物学实验，旨在对同源盒基因DLX3在小鼠牙胚发育过程中的表达特征和釉质发育不全相关基因的调控机制进行探讨。研究结果：1）发育小鼠磨牙牙胚的免疫组织化学分析显示Dlx3在分泌期的成釉细胞胞核中有强信号的免疫染色，而后在成熟期信号衰减。荧光定量PCR结果显示，Dlx3在mRNA水平上同样表现为分泌期表达增高，成熟期减低的趋势，Dlx3时空特异性的表达方式与釉基质蛋白和蛋白酶(Amelx，Enam，Odam 和Klk4)具有高度一致性。2)在小鼠成釉细胞系LS8中分别过表达和敲低Dlx3基因后， Amelx，Enam，Klk4，Odam均检测到上调和减低的表达变化。为了进一步验证Dlx3发挥作用的方式，分别采用启动子分析、染色体免疫共沉淀、荧光素酶报告等实验，结果表明Dlx3能够直接结合于Enam，Amelx，Odam的启动子区并激活基因表达。3)本研究同时发现，突变Dlx3蛋白（TDO相关4G突变）能够在LS8细胞中抑制野生型Dlx3蛋白的转录激活作用。这些研究结果说明：Dlx3在釉质发育过程中通过直接结合在釉基质蛋白（Enam，Amelx，Odam）的转录调控区从而激活这些基因的转录和表达，以此来参与釉基质的形成和釉质的矿化成熟，Dlx3突变会影响其转录功能从而造成相关下游基因的异常表达和功能发挥。总结：本项目详细研究Dlx3基因在牙釉质发生中的表达特征及调控机制，同时在体外验证了Dlx3基因突变对釉基质蛋白表达的影响，得出了有意义的结果，本研究的结果对揭示釉质发育不全的发病机制有重要意义。截至目前，有关结果已经整理成科学论文5篇，其中正式发表2篇，有2篇正在根据杂志审稿专家的意见进行修改，可望近期正式发表，另外1篇正在撰写修改中。