Er zijn een aantal genen gevonden waarvan de strijd het aantal tanden in de mond en het groeipatroon bepaalt. Bij gemuteerde muizen zonder het Osr2-gen groeit een tweede rij tanden, zoals een haai. Deze genen zijn ook betrokken bij de ontwikkeling van het aangeboren gespleten gehemelte, zodat gemuteerde muizen niet lang na de geboorte leven
Ongeacht hoe mensen opscheppen over hun superioriteit ten opzichte van alle andere dieren, zee-roofdieren van haaien, zelfs primitief naar visstandaarden, hebben een reden om het oneens te zijn. En wanneer ze hun argument gebruiken, laat het een onuitwisbare indruk achter - zo niet in de ziel, dan op de voeten van ongelukkige surfers. We hebben het natuurlijk over de haaientanden, die groot zijn en in meerdere rijen zijn gerangschikt. En die van ons zijn klein en passen in één lijn (behalve in zeldzame en korte gevallen, wanneer permanente tanden iets weggroeien van melk die er nog niet uit is gevallen).
De mens is niet de enige in zijn ellende: een enkele rij tanden is een van de onderscheidende kenmerken van zoogdieren onder gewervelde dieren in het algemeen. Niet alleen haaien hebben veel gebit. Sommige vissen hebben een paar op elke kaak; in Tuatars (tuatars) die vanaf het Mesozoïcum tot ons zijn gekomen, zijn ze over het algemeen asymmetrisch gelokaliseerd, er zijn twee rijen tanden aan de bovenkant en één aan de onderkant.
Ondanks zo'n merkwaardige verscheidenheid aan tandheelkundige configuraties (en een aanzienlijke hoeveelheid geld die in de tandheelkunde circuleert en daalt in basiswetenschap op dit gebied), begrijpen wetenschappers nog steeds niet volledig de moleculaire mechanismen die het uiterlijk van tanden bepalen.
Wie beslist waar en wanneer hij de volgende tand laat groeien, hoe communiceert hij zijn beslissing aan de cellen die zich tot een tand zouden moeten ontwikkelen?
Waarom kweekt deze 'manager' mij uiteindelijk geen vervanging voor de eens zo mooie tand, nu weggevreten door cariës?
Jiang Zhulan, Zunyi Zhang en twee andere Amerikaanse wetenschappers van de University of Rochester en de University of Southern California geloven dat ze weten wie de tandgroei stopt. Dit is het Osr2-gen, dat codeert voor een transcriptiefactor, die op zijn beurt de synthese van enkele tientallen, zo niet honderden, andere eiwitten en factoren regelt. Zonder Osr2 zouden onze tanden op de meest onverwachte plaatsen groeien.
Enkele jaren geleden ontdekten Jiang Zhulan en zijn collega's dat muizen die beide kopieën van het Osr2-gen in hun chromosoomset missen, embryo's ontwikkelen van niet één, maar twee rijen tanden tijdens de embryonale ontwikkeling. Een extra rij verschijnt op minstens vier plaatsen - naast elk van de eerste vier kiezen (kiezen), iets dichter bij de tong, begint zich een andere kleine "kies" te vormen.
Promotie video:
Het was niet mogelijk om uit de Osr2 - / - -lijn van de muis (het superscript "- / -" betekent de afwezigheid van twee kopieën van het aangegeven gen) enige " haaienmuis" te laten groeien die alle graan en alle kaasreserves kunnen vernietigen: mutanten sterven kort na de geboorte vanwege niet-vereniging van het gehemelte (bij mensen wordt dit het gespleten gehemelte genoemd). De extra tandembryo's die uit de mond van een gemuteerde muis worden getransplanteerd naar een normale, ontwikkelen zich samen met de omliggende weefsels tot vrij harde, gemineraliseerde tanden - niet alleen referentietanden, maar in ieder geval vergelijkbaar met kiezen.
In hun huidige werk volgden de onderzoekers veranderingen in de expressie van verschillende belangrijke genen in de tandplaat (de laag boven / onder de kaak waaruit tanden ontstaan) tijdens de intra-uteriene ontwikkeling van normale en Osr2 - / - - mutante muizen. Naast Osr2 was het Msx1-gen, een andere transcriptiefactor die de synthese van het Bmp4-eiwit uitlokt, een van de leden van de familie van "botvormende" eiwitten, volgens eerdere studies betrokken bij het ontstaan van tandvorming.
Biologen volgden veranderingen in genexpressie op een standaardmanier - ze verwijderden op een bepaald moment embryo's uit de baarmoeder van de moeder, sneden hun schedels in dunne lagen en maten de inhoud van gespecificeerde eiwitten en hun "moleculaire schema's" - boodschapper-RNA's van cel tot cel. De onderzoeksresultaten worden gepubliceerd in het laatste nummer van Science.
Het is bekend dat het meest interessante zelfs niet in het epitheel gebeurt, waaruit de tand zelf dan groeit, maar in het mesenchym - een dunne laag bindweefsel die zich tussen het epitheel en de groeiende kaak van het embryo bevindt. Zoals de auteurs van het werk aantoonden, neemt de concentratie van Osr2 in normale muizen sterk toe van de tandplaat naar de tong. Omgekeerd daalt de concentratie van Bmp4 net zo sterk, alsof Osr2 op de een of andere manier de eiwitsynthese remt.
De analyse van de ontwikkeling van Osr2 - / - Msx1 - / - mutanten werd doorslaggevend voor het model van tandontwikkeling.
Bij muizen zonder beide kopieën van beide genen, groeide er ten eerste geen extra tand naast de eerste kies en ten tweede groeide er helemaal geen enkele tand naast deze eerste kiezen!
Tegelijkertijd werd het Bmp4-eiwit gesynthetiseerd nabij de zich ontwikkelende tand, maar in een aantal totaal niet indrukwekkende hoeveelheden.
Door de combinatie van deze observaties konden de auteurs van het werk hun model van tandontwikkeling formuleren. Volgens Jiang wordt de volgorde van het verschijnen van tanden en hun verdeling in de mondholte bepaald in de dialectische strijd tussen twee transcriptiefactoren - Osr2 en Msx1. In deze confrontatie speelt Osr2 de rol van groeibeperking - hij is het die de groei van de tweede, derde en volgende rij tanden verhindert, terwijl Msx1 daarentegen de synthese van Bmp4 en de groei van de tand zelf uitlokt.
Osr2 voorkomt overigens niet alleen dat er een extra rij tanden in de mond van zoogdieren groeit. Dezelfde factor dwingt ons om "inspringingen" te maken in de opeenvolgende ontwikkeling van tanden zodat ze elkaar niet overlappen; misschien is deze functie het belangrijkste doel. Maar Osr2 voert het niet perfect uit, zoals bijna iedereen die verstandskiezen heeft gehad kan getuigen. Volgens Jiang is het de "under-tuning" van het Osr2 / Msx1-systeem die in dit geval de reden is voor de onvoldoende inspringing.
Wetenschappers zien tot nu toe geen perspectief voor de directe toepassing van hun bevindingen in de klinische tandheelkunde: in de nabije toekomst zal niemand uw verloren tand kunnen laten groeien met een Bmp4-injectie op de juiste plaats.
Toch is er een enorme kloof tussen een paar genen en de ontwikkeling van een heel orgaan. Bovendien moeten er naast deze autonome signalen nog enkele andere aan de absolute leeftijd verbonden zijn, zo getuigt het verhaal met melktanden overtuigend. Tegelijkertijd hopen Jiang en zijn collega's dat hun werk zal helpen om aangeboren genetische afwijkingen (zoals het gespleten gehemelte) zo vroeg mogelijk op te sporen, lang voordat de baby wordt geboren. En misschien zelfs op de een of andere manier interfereren met hun ontwikkeling.