DSPP基因突变引起牙本质发育异常的分子机制研究

本项目重点探讨DSPP基因突变引起牙本质发育异常的分子机制。拟从课题组前期研究发现的具有代表性的5个不同的DSPP突变为切入点，以小鼠成骨细胞系MC3T3-E1、成牙本质细胞系及小鼠肾囊膜下培养的不同时期的小鼠牙胚为对象，分析对应人类牙本质发育异常致病性DSPP基因突变的5个重组体以及DSP重组体、DPP重组体在小鼠成骨细胞、成牙本质细胞及牙胚发育矿化成牙过程中的生物学作用；分析DSPP基因多种变异中成骨细胞、成牙本质细胞分化、分泌及矿化特点及对牙胚发育过程中信号转导和分子调控的影响；分析各种突变的重组体对牙本质矿化平衡的影响和机制，对目前已报道的牙本质和骨组织中矿化抑制因子和矿化诱导因子分析其在不同的细胞或/牙胚各个时期的表达情况，以期对DSPP突变致病的分子机制及DSP、DPP在牙本质形成过程中各自的功能产生新的认识，为进一步防治疾病提供依据和新的思路。

独立发生于牙本质的发育异常包括牙本质发育不全II型和III型(DGI-II、DGI-III)及牙本质生成不全II型(DD-II)，牙本质矿化异常是以上三种疾病的主要病理特征。DSPP基因是DGI-II、DGI-III及DD-II的致病基因，3种病变存在共同致病机制。目前DSPP突变与牙本质矿化异常之间的分子联系尚未建立，突变致病的分子机制仍未阐明。本项目根据已报道的3个DSPP突变位点，构建3个小鼠Dspp突变质粒，感染小鼠成牙本质细胞，进行矿化诱导分化。通过Dspp突变对成牙本质细胞分化表型的影响、数字基因表达谱分析、矿化因子的影响，探讨参与突变致病的调控因子，研究牙本质形成过程中Dspp突变与因此被打破的矿化平衡之间的分子机制，观察对其下游蛋白的影响及在生物矿化中的作用。结果显示无义突变和信号肽区错义突变组碱性磷酸酶活性受到显著影响，同时矿化结节数量和体积大为减少，产生明显矿化异常表型。DGE结果表明Dspp突变在某种程度上影响了成牙本质细胞分化。进一步验证显示正常Dspp具有精确协调矿化诱导因子Bmp2、Col1 和Runx2, 以及矿化标志物Alp, Ocn, 和矿化抑制因子Mgp, Htra1的表达的能力。而无义突变和信号肽区错义突变扰乱了该协调机制，证明Dspp突变打破了矿化诱导因子及矿化抑制因子之间的平衡。在小鼠成牙本质细胞分化过程中，Dspp对维持矿化诱导因子与抑制因子之间的动态平衡发挥了重要作用。矿化平衡的打破可能是DSPP突变导致牙本质发育异常的重要机制。