PHF8在細(xì)胞成骨分化及骨修復(fù)過程中的作用研究.pdf

1、牙周病是口腔兩大類主要疾病之一，是導(dǎo)致牙齒缺失的重要原因，在世界范圍內(nèi)有較高的患病率，在我國其患病率更居于齲病之上。牙周病是以牙周支持組織破壞為特征的慢性感染性疾病，可造成牙槽骨的吸收及牙周袋的形成，最終導(dǎo)致牙齒喪失。牙周病治療的最終目的是重建因炎癥過程而破壞的牙周組織，恢復(fù)牙周組織的結(jié)構(gòu)和功能，即實現(xiàn)牙周組織再生。牙槽骨再生在牙周組織再生中具有重要的意義。骨組織的重建主要依賴于成骨細(xì)胞分泌骨基質(zhì)，繼而礦物質(zhì)沉積。干細(xì)胞的增殖與分化在骨

2、組織再生中發(fā)揮重要作用。干細(xì)胞是一類具有自我更新和分化潛能的細(xì)胞，其增殖和分化受多種內(nèi)在機制和微環(huán)境因素影響。目前多采用生長因子刺激或改變基因組DNA等方法調(diào)控干細(xì)胞的成骨分化狀態(tài)，但生長因子價格昂貴且效果不穩(wěn)定，改變基因組DNA可能會造成不可逆的損傷。表觀遺傳學(xué)則是通過組蛋白修飾及DNA甲基化等的改變使DNA處于轉(zhuǎn)錄激活或者抑制狀態(tài)，這種修飾不會造成基因組DNA的改變，因此可能導(dǎo)致的副作用較小。目前表觀遺傳學(xué)用于骨組織再生方面的研究較

3、少。因此本實驗探討表觀遺傳學(xué)機制在干細(xì)胞成骨分化中的作用及作用機制，并進(jìn)一步研究其在體內(nèi)促進(jìn)骨組織再生中的作用。這將有助于我們了解表觀遺傳學(xué)機制在干細(xì)胞成骨分化中的作用，為臨床研發(fā)新的更有效的骨組織再生方法開辟新的思路。
　　PHD鋅指蛋白8(PHD finger protein8，PHF8)是一種組蛋白去甲基化酶，可作用于多種組蛋白調(diào)節(jié)組蛋白單甲基化與雙甲基化，進(jìn)而從轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控基因的表達(dá)。PHF8通過其PHD結(jié)構(gòu)域結(jié)合到H3K

4、4me3核小體并發(fā)揮對靶基因轉(zhuǎn)錄起始位點(TSS)組蛋白H3K9，H3K27和H4K20的去甲基化作用，進(jìn)一步調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄活性。PHF8最初被證實與X染色體相關(guān)智力障礙有關(guān)。后續(xù)多項研究證實PHF8參與多種生物學(xué)過程，如調(diào)控細(xì)胞周期相關(guān)基因表達(dá)并影響腫瘤細(xì)胞遷移和侵襲;調(diào)控細(xì)胞黏附相關(guān)蛋白及細(xì)胞骨架蛋白如RhoA，Rac1和GSK3β的表達(dá);調(diào)節(jié)視黃酸對急性早幼粒細(xì)胞白血病的反應(yīng)，對該類白血病的治療有一定指導(dǎo)意義;通過調(diào)節(jié)組蛋白H3K

5、9me1/2的去甲基化活性來調(diào)控rRNA的合成等。最近的研究發(fā)現(xiàn)PHF8在調(diào)控顱頜面發(fā)育中發(fā)揮重要作用。對斑馬魚的研究發(fā)現(xiàn)PHF8主要表達(dá)在頭部及頜骨區(qū)域，注射zPHF8嗎琳代能夠?qū)е嘛B頜面組織發(fā)育異常，而野生型PHF8治療能夠逆轉(zhuǎn)由此引起的發(fā)育異常，而此種發(fā)育異常主要由于骨組織發(fā)育異常引起，因此該研究提示PHF8可能在骨組織發(fā)育再生中發(fā)揮重要作用。
　　特殊富含AT序列結(jié)合蛋白2(Special AT-rich sequence

6、-binding protein2，Satb2)是一種能夠結(jié)合到特異的富含AT序列區(qū)域，調(diào)節(jié)染色體結(jié)構(gòu)與基因表達(dá)的DNA結(jié)合蛋白。與PHF8相似，Satb2在鰓弓與成骨細(xì)胞系中也有表達(dá)。Satb2-/-的小鼠表現(xiàn)出成骨細(xì)胞的功能缺陷及分化異常，最終導(dǎo)致骨形成與礦化延遲。Satb2-/-胚胎表現(xiàn)出多種顱頜面異常，如下頜裂與腭裂。同時有報道證實Satb2基因變異的個體表現(xiàn)出廣泛性骨質(zhì)疏松及顱頜面發(fā)育畸形，包括腭裂，下頜發(fā)育不全等。上述多項研

7、究已明確證實Satb2在成骨細(xì)胞分化及骨組織再生中發(fā)揮重要作用，因此Satb2可能成為用于促進(jìn)顱頜面骨組織再生理想的轉(zhuǎn)錄因子。但是在骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(Bone marrow stromal cells，BMSCs)向成骨細(xì)胞分化過程中表觀遺傳學(xué)因素與Satb2的相互作用機制尚未完全明了。
　　以上的研究證實了PHF8與Satb2基因功能的相似性。其中任何一種基因的功能受到抑制都會導(dǎo)致嚴(yán)重的顱頜面發(fā)育異常，提示PHF8與Satb2在