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转录因子Six1/Six2通过BMP信号通路调控上下颌突铰链区发育在颌骨黏连发生中的作用机制

批准号:
82071096
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
王旭东
依托单位:
学科分类:
口腔颅颌面组织器官生长发育相关疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王旭东

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
颌骨黏连为罕见的颅颌面先天畸形,病因不明。课题组发现转录因子Six1/Six2缺失可导致上下颌骨黏连。上下颌分化异常与颌骨黏连关系密切。课题组前期研究证明Six1、Six2在上下颌连接区上皮表达,参与调控上下颌分化,为研究颌骨黏连提供重要切入点,但机制不清。预实验进一步发现,Six1/Six2缺失导致BMP信号通路表达异常,而Bmp4缺失可挽救Six1/Six2缺失导致的颌骨黏连。因此,在前期研究基础上,结合文献提出假设:Six1/Six2通过BMP信号通路调控上下颌分化,在颌骨黏连中发挥重要作用;课题组拟构建Six1/Six2f/fK14Cre小鼠模型,证实上皮中Six1、Six2对上下颌分化的调控作用,进一步构建体外表达缺失细胞系,结合体内外研究,利用ChIP等相关分子生物学技术系统阐明Six1/Six2对BMP通路的调控机制,为颌骨黏连病因研究提供实验依据,为临床研究提供潜在靶点。
英文摘要
Syngnathia, a rare but severe human congenital defect, is characterized by bony fusion of the mandible to the maxilla. However, the genetic mechanisms are remained unknown. Here we present evidence that Six1 and Six2, who encode closely related transcription factors, exhibit partly overlapping patterns of expression in the developing mouse embryonic maxillary and mandibular processes. We found that Six1-/-Six2-/- mutant mice were born with syngnathia. Moreover, whereas Six1-/- mice exhibited partial bony fusion of maxilla and zygoma, Six1-/-Six2+/- mice exhibited significantly increased penetrance of the bony fusion malformation. Our research found ectopic Bmp4, Msx1 expression at the maxillary-mandibular junction area in Six1-/-, Six1-/-Six2+/-, Six1-/-Six2-/- mice. Genetically inactivating 1 allele of Bmp4 significantly reduced the penetrance of bony fusion malformation in both Six1-/- and Six1-/-Six2+/- embryos, indicating that Six1 and Six2 regulate BMP signaling pathway to pattern facial structures. Furthermore, we show that neural crest-specific inactivation of Six1 in Six2-/- embryos only resulted in bone agenesis without syngnathia. Thus, comes our hypothesis, Six1 and Six2 in epithelium function partly redundantly to control maxillary and mandibular processes development by regulating BMP signaling pathway. This project plans to construct a Six1f/fSix2f/fK14Cre mouse model, to confirm the regulatory effect of Six1 and Six2 in the epithelium on jaw differentiation. By combining in vitro and in vivo studies, using ChIP and other related molecular biological technology systems, the regulatory mechanism of Six1/Six2 on the BMP pathway will be elucidated, and provides the experimental basis for the study of the cause of syngnathia and presents potential targets for clinical research.
颌面发育涉及复杂的转录调控网络和表观遗传调控。先天性小下颌症和缺牙是最常见的颌面畸形,给患者及其家庭带来了严重的身体和心理压力。转录因子Six家族在颌面发育中发挥着重要作用,调节下颌骨和下切牙的形态发生,但其机制不明。在本研究中,课题组构建了Six、Six2单敲、双敲小鼠模型,及条件性敲除小鼠模型,发现Six1和Six2敲除小鼠均出现颅颌面畸形,并且仅Six1敲除小鼠表现更典型下颌短小表型,据此推测Six1在小鼠下颌骨发育中有较Six2具有更关键作用,并发现Six1是下切牙发育的关键调控因子。结合表观遗传学和单细胞转录组研究,我们揭示了Six1通过调节多个与成骨相关的基因及其增强子表达参与下颌骨生成,并阐明了Six1通过Dlx家族调节下切牙发育的机制。在本研究中,课题组首先明确了Six1的时空表达模,并发现Six1在下颌突间充质和蕾状期牙胚中广泛表达。构建Six1敲除小鼠模型,明确Six1敲除小鼠下颌骨和下切牙的异常表型。构建Six1敲低细胞系,通过成骨诱导、RNA-seq等方法揭示Six1对成骨分化及其下游基因的调控,例如Bmp4、Fgf18和Fgfrp2等。使用CUT&Tag和CRISPER-dCas9技术确定受Six1调节的功能性增强子。小鼠下切牙发育研究中,课题组采用单细胞转录组揭示下切牙细胞的分化模式,明确其中调控Six1的关键转录因子,揭示了下切牙发育中由Six1调控的广泛表观遗传改变:Six1表达缺失通过调节Dlx家族的表达水平,阻断了牙齿间充质干细胞在蕾状期牙胚向帽状期的分化,并导致H3K27ac表观遗传学图谱的广泛变化。通过上述研究,得出以下结论:Six1通过调节成骨相关基因及其增强子,在胚胎下颌骨的成骨分化中发挥关键作用;广泛的H3K27ac表观遗传变化参与了下切牙间充质细胞的分化。本研究从转录调控网络和表观遗传学的角度对Six1对下颌骨和下切牙发育的调控提供了新的见解。
面向脉冲太赫兹通信的无线Mesh组网研究
  • 批准号:
    62371292
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    王旭东
  • 依托单位:
Six1通过Sox9调控膜内成骨在下颌骨发育短小发生中的作用及机制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    48万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    王旭东
  • 依托单位:
面向5G超密集蜂窝网的毫米波混合式Mesh组网研究
  • 批准号:
    61771312
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    王旭东
  • 依托单位:
Dlx2基因过表达通过调控TGF-β信号通路参与第一鳃弓畸形发生
  • 批准号:
    81271122
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    王旭东
  • 依托单位:
国内基金
海外基金