体つくりの共通メカニズムの解明～歯と口蓋の類似性・相違性から～

• Project/Area Number: 20J10986
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 57010:Oral biological science-related
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 目黒 史也 新潟大学, 医歯学総合研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2020-04-24 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2021: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 歯胚形成 / DNA損傷 / クロマチンリモデリング

Outline of Research at the Start

我々の身体は、発生の過程における種々の遺伝子の複雑な相互作用によって、その形態形成が制御されている。クロマチンリモデリングはDNAの構造を変化させることで、遺伝情報がいつ、どの部位が翻訳され、機能するのかを決定することが知られている。そこで我々は発生過程における分子制御においてもクロマチリモデリングによる制御が関与すると考え、クロマチンリモデリングに関わるとされるReptin及びMonad遺伝子改変マウスの表現型解析からその機能を明らかにすることを目的とした研究を進めている。

Outline of Annual Research Achievements

本年度は新たにMonadf/f;K14Creマウスの作成に成功し、その表現型を観察した。表現型の解析を行ったところ、Monadf/f;K14Creマウスでは歯、口蓋皺壁の形態は正常であった。これらの結果から、歯、口蓋皺壁の形成時期においてMonadは不必要、或いは機能に冗長性を有することが示唆された。
Reptinf/f;K14Creマウスの表現型についての解析を継続した結果、胎生16.5日齢になると、多くのReptinf/f;K14Creマウスで、歯胚の下部の部分が縮小していた。一方、口蓋粘膜では、野生型マウスでは胎生E14.5日齢で、重層の口蓋粘膜が認められたのに対し、Reptinf/f;K14Creマウスの口蓋粘膜では２層の上皮層のみであった。
昨年度の検索から、DNA損傷マーカーであるγH2AX陽性細胞の増加に伴って、p53の活性が亢進していたことが考えられる。組織学的解析の結果、p53遺伝子の下流で細胞周期調節に関わるp21も上皮細胞特異的に亢進していることが分かった。そこでp53欠損マウス（p53-/-）との交配によってダブルノックアウトマウス（Reptinf/f;K14Cre;p53-/-）を作成したところ、このマウスでは、Reptinf/f;K14Creマウスで歯胚上皮の臼歯退縮が始まる胎生16.5日齢を超えても歯胚下部の退縮が生じなかった。一方で、歯胚の上部と歯堤の欠損は認められた。
以上の結果からReptinf/f;K14Creマウスの歯胚下部では、Reptinが欠損することでDNAが損傷し、p53-p21経路の過剰な活性化が生じ、異常な収縮が引き起こることが示唆された。一方で、Reptinf/f;K14Cre;p53-/-マウスの歯胚で、歯胚上部と歯堤の欠損が改善しないことは、Reptinの歯胚における機能が、歯胚上部/歯堤と歯胚下部で異なることを示している。現在は胎生期のDNA損傷因子の検索と、p53-p21経路以外の分子変動について検索を継続している。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Ift88 regulates enamel formation via involving Shh signaling (2022)
  • Author(s): Kudo Takehisa、Kawasaki Maiko、Kawasaki Katsushige、Meguro Fumiya、Nihara Jun、Honda Izumi、Kitamura Madoka、Fujita Akira、Osawa Kazuaki、Ichikawa Kaya、Nagai Takahiro、Ishida Yoko、Sharpe Paul T.、Maeda Takeyasu、Saito Isao、Ohazama Atsushi
  • Journal Title: Oral Diseases Volume: - Issue: 4 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1111/odi.14162
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Expression of R-spondins/Lgrs in development of movable craniofacial organs (2021)
  • Author(s): Nihara J, Kawasaki M, Kawasaki K, Yamada A, Meguro F, Kudo T, Trakanant S, Nagai T, Saito I, Maeda T, Ohazama A.
  • Journal Title: Gene Expr Patterns Volume: 41 Pages: 119195-119195
  • DOI: 10.1016/j.gep.2021.119195
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] MicroRNAs regulate distal region of mandibular development through Hh signaling (2020)
  • Author(s): Trakanant Supaluk、Nihara Jun、Nagai Takahiro、Kawasaki Maiko、Kawasaki Katsushige、Ishida Yoko、Meguro Fumiya、Kudo Takehisa、Yamada Akane、Maeda Takeyasu、Saito Isao、Ohazama Atsushi
  • Journal Title: Journal of Anatomy Volume: 238 Issue: 3 Pages: 711-719
  • DOI: 10.1111/joa.13328
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Overactivation of the NF‐κB pathway impairs molar enamel formation (2020)
  • Author(s): Yamada Akane、Kawasaki Maiko、Miake Yasuo、Yamada Yurie、Blackburn James、Kawasaki Katsushige、Trakanant Supaluk、Nagai Takahiro、Nihara Jun、Kudo Takehisa、Meguro Fumiya、Schmidt‐Ullrich Ruth、Liu Bigang、Hu Yinling、Page Angustias、Ram?rez ?ngel、Sharpe Paul T.、Maeda Takeyasu、Takagi Ritsuo、Ohazama Atsushi
  • Journal Title: Oral Diseases Volume: 26 Issue: 7 Pages: 1513-1522
  • DOI: 10.1111/odi.13384
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Reptinは胎仔上皮におけるDNA損傷応答を介して器官形成を制御する (2020)
  • Author(s): 目黒史也、柿原嘉人、川崎麻衣子、川崎勝盛、丹原淳、トゥラカナン スッパラック、工藤武久、山田茜、前田健康、多部田康一、佐伯万騎男、大峽淳
  • Organizer: 令和２年度新潟歯学会第2回例会