AFF4调控牙根发育及牙本质修复的机制研究

Tooth root which performs occlusal function is an indispensable part of tooth and has been in the process of formation after tooth eruption. Root formation would influence the treatment effect of early correction of malocclusion, periapical diseases and thus affecting maxillofacial aesthetics. To date, there are limited researches of tooth root formation and dentin regeneration, besides, the molecular mechanism is unclear. AFF4 is the key scaffold protein of the Super Elongation Complex (SEC). As an epigenetic factor, AFF4 regulates gene transcription through elongation and chromatin remodeling, affecting the osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells via BMP2 pathway. Our preliminary data showed that Aff4 conditional knockout mice have a significantly shorter tooth root and thinner dentin. Here we will establish Sp7-creER;Aff4fl/fl inducible conditional knockout mice to study how AFF4 regulate tooth root formation, odontoblastic differentiation of dental pulp stem cells and dentin repair through dentin defect model. Furthermore, we will perform RNA-seq and ChIP-seq to screen the pathways and target genes regulated by AFF4, and verify their functions. The results will unveil the unknown function of AFF4 in regulating tooth root formation and dentin regeneration, holding important theoretical and clinical significance.

牙根是牙的重要组成部分，行使承载咬合力等生理功能，青少年正畸牙移动中的牙根发育与治疗效果密切相关。迄今牙根发育的分子机制尚不清楚。AFF4是超级延伸复合物（SEC）的关键骨架蛋白，作为表观遗传因子，AFF4通过延伸和染色质重塑调控基因转录，影响BMP2通路和骨髓间充质干细胞成骨分化。课题组前期实验显示Aff4敲除导致小鼠磨牙牙根变短，牙本质层变薄；因此假设AFF4在牙根发育和牙本质修复中具有关键作用。为验证此假说，本项目将建立Sp7-creER;Aff4fl/fl诱导特异性敲除小鼠，研究Aff4在小鼠磨牙牙根发育和牙髓干细胞成牙本质分化中的作用；建立牙本质缺损模型，明确Aff4特异性敲除对牙本质修复的影响；利用RNA-seq和ChIP-seq等技术，探索AFF4调控的信号通路和关键靶基因，进行功能验证。研究结果将揭示AFF4在牙根发育和牙本质修复中的作用和机制，具有重要的理论和临床意义。

牙根是牙的重要组成部分，行使承载咬合力、咀嚼食物和帮助发音等生理功能，迄今牙根发育的分子机制尚不清楚。AFF4是超级延伸复合物（SEC）的关键骨架蛋白，作为表观遗传因子，AFF4通过延伸和染色质重塑调控基因转录，影响BMP2通路和骨髓间充质干细胞成骨分化。研究内容主要包括：1、诱导特异性敲除Aff4对小鼠磨牙牙根发育及牙髓干细胞分化的影响 ；2、特异性敲除Aff4对牙本质修复的影响；3、AFF4调控牙根发育和干细胞分化的分子机制；根据研究内容开展了系列研究，重要结果如下：①发现AFF4在成熟的牙本质细胞中高表达，且在牙源性干细胞成牙本质分化过程中表达上调；②发现AFF4敲降后人牙源性干细胞成牙本质分化潜能降低;③通过动物模型，发现 Sp7-Cre;Aff4fl/fl小鼠牙根变短，牙本质层厚度减小④AFF4 作为 SEC 的支架蛋白，在基因转录过程中发挥着重要作用，能够通过调控 ALKBH1 影响干细胞成牙/成骨分化 ，研究分析了AFF蛋白家族在牙源性干细胞中的表达情况及其在成牙/成骨分化过程中的动态变化；探究了AFF4对人牙源性干细胞成牙/成骨分化的影响。在此基础上，通过染色质共沉淀技术、挽救实验模型，基因敲除动物模型等方法，研究了 AFF4 调控人牙源性干细胞分化的分子生物学作用机制及其在决定干细胞命运中的重要作用，为牙根再生与牙骨质缺损修复及重建治疗提供了重要的实验支持。