Molecular mechanisms of Epiprofin in dental epithelial cells.

Research Project

Project/Area Number	24K12865
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 57010:Oral biological science-related
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	中村卓史東北大学, 歯学研究科, 准教授 (90585324)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	中村はな東北医科薬科大学, 医学部, 准教授 (30385827) 若森実東北大学, 歯学研究科, 教授 (50222401)
Project Period (FY)	2024-04-01 – 2027-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000) Fiscal Year 2026: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords	細胞増殖 / 歯 / エナメル質 / 転写因子 / 細胞分化 / がん細胞 / エピプロフィン / 細胞周期 / 歯の発生 / 形態形成
Outline of Research at the Start	歯の発生過程で Epfn は、発生初期の歯堤、蕾状期の歯原性上皮胞、帽状期の内エナメル上皮、鐘状期のエナメル芽細胞など歯原性上皮細胞に持続的に発現している。Epfn 遺伝子欠損(Epfn KO)マウスでは、歯原性上皮細胞の増殖およびエナメル芽細胞分化が完全に阻害されるため、形態異常、無咬頭、エナメル無形成、過剰歯・矮小歯形成などが認められる。発生歯胚の上皮に発現している Epfn が、どのように細胞内局在を変化させ、どのような分子と共役して、多様な機能を発揮しているのか、そして、Epfn がどのように咬頭形態制御に関わっているかを解析する。
Outline of Annual Research Achievements	歯は発生過程に展開される組織間相互作用により、特徴的な形態と大きさに形成され完成する。ひとつひとつの歯が配列し、上下で噛み合うことで歯の機能を発揮するため、個々の歯の形態と大きさの制御は、機能的な歯を形成するために重要である。また咬合力に耐えうる強度なエナメル形成には、エナメル芽細胞群が連携し分泌されたエナメル基質層が必須である。これまでの研究成果より、歯冠の大きさと形態制御、エナメル芽細胞分化、エナメル形成において、我々が同定した転写因子エピプロフィン (Epiprofin, Epfn) が重要な役割を演じていることが明らかとなっている。本研究では、歯原性上皮細胞の増殖と分化、歯冠形態形成におけるEpfnの分子機構の解明を目的としている。上皮細胞の増殖と分化におけるEpfnの分子機構の解明にはタンパク質翻訳語修飾について解析を行なった。この実験では、歯原性上皮細胞に加え、より細胞増殖能が活発でありEpfnを発現しているいくつかのがん細胞株を用いて行なった。Epfnタンパク質は複数のリン酸化部位を有していることがin silicoの解析で明らかとなったため、複数のセリンとスレオニンをアラニンに置換した変異Epfn発現ベクターを作成し、細胞周期調節因子との相互作用、細胞増殖、歯原性上皮細胞の細胞遊走能、エナメル芽細胞への分化能を野生型Epfn発現ベクターを導入した群と比較検討を行った。その結果、スレオニン置換したいくつかの変異Epfnは野生型Epfnと比較し、細胞増殖活性と細胞遊走活性が低下が著しく低下させることが明らかとなった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason Epfnタンパク質のリン酸化が予測される複数のセリン、スレオニンをアラニンに置換した変異Epfn発現ベクターを作成し、上皮細胞における細胞増殖能、歯原性上皮細胞にけるエナメル芽細胞への分化能を検討し、今後研究が発展して結果が得られた。Epfnタンパク質のさらなる機能解明のために必要な研究方向も明確となった。
Strategy for Future Research Activity	本年度の研究結果からEpfnタンパク質には複数のリン酸化部位が存在することが強く示唆された。また、リン酸化されない変異型が、エナメル芽細胞の分化を促進させる傾向があるため、Epfnタンパク質には複数のリン酸化部位の同定とリン酸か酵素の同定を進めていく予定である。