細胞外マトリックスによるエナメル質形成メカニズムの解明

• Project/Area Number: 17689058
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Orthodontic/Pediatric dentistry
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 福本 敏 九州大学, 大学院・歯学研究院, 助教授 (30264253)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥28,990,000 (Direct Cost: ¥22,300,000、Indirect Cost: ¥6,690,000); Fiscal Year 2006: ¥11,570,000 (Direct Cost: ¥8,900,000、Indirect Cost: ¥2,670,000); Fiscal Year 2005: ¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
• Keywords: エナメル芽細胞 / アメロブラスチン / ラミニン / インテグリン / 歯の再生

Research Abstract

アメロブラスチンは、宙のエナメル質形成に必須の分子であり、本分子の欠損マウスでは、エナメル質を全く欠き、加齢とともに歯原性腫瘍細胞を形成する。これは、アメロブラスチンが、エナメル芽細胞の増殖を停止させるという機能を有していることを示唆する結果であった。アメロブラスチンによる細胞シグナル伝達機構を明らかにする目的で、その受容体同定と、細胞接着活性を有する領域決定を試みた結果、アメロブラスチンはC末端側に3カ所のヘパリン結合領域と、1カ所のカルシウム結合領域を有し、これら領域が細胞の接着や分化誘導で重要であることを発見した。さらに、この領域に結合するエナメル芽細胞側の受容体として、ある種のヘパラン硫酸プロテオグリカンを同定した。以上の結果から、アメロブラスチンは特異的な受容体を介して、エナメル芽細胞の分化誘導およびその維持に重要であるとが示唆された。
次に基底膜分子ラミニンの欠損マウスを用いた解析から、インテグリンα6β4とラミニンα5との相互作用が、エナメル芽細胞の細胞極性の決定と、分化に必須であることを見出した。またエナメル芽細胞の細胞接着には、インテグリンb1分子の役割も重要であることが示唆されていた。しかしながら、インテグリンβ1欠損マウスは、胎性致死であり、歯の発生における同分子の解析は困難であった。そこで、上皮細胞特異的にインテグリンβ1分子を欠損させたマウスを作製し、エナメル芽細胞の分化における役割につき検討をおこなた。その結果、このマウスは部分的なエナメル質形成不全症を呈し、さらにはエナメル芽細胞の細胞極性の決定が遅れることが判明したが、分化したエナメル芽細胞に対しては特に影響を及ぼさなかった。以上の結果から、インテグリン分子を介したエナメル芽細胞の細胞外マトリックスの相互作用は、エナメル芽細胞に分化する前の段階で必須であるが、最終的なエナメル芽細胞の機能維持には、別の分子(おそらくアメリブラスチン)が重要であることが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Amelogenin is a negative regulator of osteoclastogenesis via downregulation of RANKL, M-CSF and fibronectin expression in osteoblasts (2007)
  • Author(s): Nishiguchi M, Yuasa K, Saitoh K, Fukumoto E, Yamada A, Hasegawa T, Yoshizaki K, Kamasaki Y, Nonaka K, Fujiwara T, Fukumoto S.
  • Journal Title: Archives of Oral Biology 52.3 Pages: 237-243
• [Journal Article] Glycolipids bregulate ameloblast differentiation (2007)
  • Author(s): Fukumoto S, Yamada A, Fukumoto E, Yuasa K, Yoshizaki K, Iwamoto T, Nonaka K.
  • Journal Title: Journal of Oral Bioscience (in press)
• [Journal Article] Laminin alpha5 is required for dental epithelium growth and polarity and the development of tooth bud and shape. (2006)
  • Author(s): Fukumoto S, Miner, JH, Ida H, Fukumoto E, Yuasa K, Miyazaki H, Hoffman MP, Yamada Y.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 281.8 Pages: 5008-5016
• [Journal Article] Current Topics in Pharmacological Research on Bone metabolism; Osteoclast differentiation regulated by glycosphingolipids (2006)
  • Author(s): Fukumoto S, Iwamoto T, Sakai E, Yuasa K, Fukumoto E, Yamada A, Hasegawa T, Nonaka K, Kato Y.
  • Journal Title: Journal of Pharmacological Science 100 Pages: 195-200
  • NAID: 10018240300
• [Journal Article] Laminin alpha5 is required for dental epithelium growth and polarity and the development of tooth bud and shape. (2006)
  • Author(s): Fukumoto S, Miner JH, Ida H, Fukumoto E, Yuasa K, Miyazaki H, Hoffman MP, Yamada Y.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 281.8 Pages: 5008-5016
• [Journal Article] Current Topics in Pharmacological Research on Bone metabolism ; Osteoclast differentiation regulated by glycosphingolipids (2006)
  • Author(s): Fukumoto S, Iwamoto T, Sakai E, Yuasa K, Fukumoto E, Yamada A, Hasegawa T, Nonaka K, Kato Y.
  • Journal Title: Journal of Pharmacological Science (in press)
  • NAID: 10018240300
• [Journal Article] Essential role of ameloblastin in maintaining ameloblast differentiation and enamel formation (2006)
  • Author(s): Fukumoto S, Yamada A, Nonaka K, Yamada Y.
  • Journal Title: Cell Tissues Organ (in press)
• [Journal Article] GD3 synthase gene found expressed in dental epithelium and shown to regulate cell proliferation (2005)
  • Author(s): Yamada A, Fukumoto E, Kamasaki Y, Ida-Yonemochi H, Saku T, Fujiwara T, Fukumoto S.
  • Journal Title: Archives of Oral Biology 50 Pages: 393-399
• [Journal Article] Differential enhancing of alpha2,8-sialyltransferase on the cell proliferation and mobility (2005)
  • Author(s): Kamimura Y, Furukawa K, Kittaka D, Nishio M, Hamamura K, Fukumoto S, Furukawa K.
  • Journal Title: International Journal of Oncology 26.2 Pages: 337-344
• [Journal Article] 口腔疾患の原因遺伝子の同定-モデル動物からヒト疾患への応用- (2005)
  • Author(s): 福本敏, 油浅健司, 山田亜矢, 野中和明
  • Journal Title: Japanese Journal of Clinical Dentistry for Children 10.9 Pages: 42-47
• [Journal Article] Extracellular matrix regulates tooth morphogenesis (2005)
  • Author(s): Fukumoto S, Yamada Y.
  • Journal Title: Connective Tissue Research 46 Pages: 220-226
• [Journal Article] TGF-beta3 induces ectopic mineralization in fetal mouse dental pulp during tooth germ development (2005)
  • Author(s): Houjia M, Muraoka N, Yushizaki K, Fukumoto S, Nakashima M, Akamine A, Nonaka K, Ohishi M.
  • Journal Title: Developmental Growth and Differentiation 47.3 Pages: 141-152
• [Journal Article] Transforming growth actor-beta3 promotes mesenchymal cell proliferation and angiogenesis mediated by the enhancement of cyclin D1, Flk-1, and CD31 gene expression during CL/Fr mouse lip fusion. (2005)
  • Author(s): Muraoka N, Shum L, Fukumoto S, Nomura T, Ohishi M, Nonaka K.
  • Journal Title: Birth-Defects Res.A Clin Mol Teratol 73.12 Pages: 956-965