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序列相似性家族20(The family with sequence similarity20,FAM20)代表了一个新的分泌蛋白家族,主要成员包括FAM20A,FAM20B与FAM20C。每个家族成员的突变都可导致相应疾病发生,其中FAM20C突变引发的疾病临床上称为Raine综合征。此种疾病有两种不同的临床表现,一种为致死性骨硬化发育不良,另一种为非致死性低磷酸血盐佝偻病,同为Raine综合征为何出现相反临床表现?其病因与发病机制尚不清楚。本文利用课题组已拥有的成骨细胞及成牙本质细胞系,转染携带有致死性骨硬化的Fam20c突变质粒Fam20c-L383R(Fam20c第383位亮氨酸突变为精氨酸)与Fam20c-G374R(Fam20c第374位甘氨酸突变为精氨酸),以及携带有非致死性低磷酸血盐佝偻病的Fam20c突变质粒Fam20c-D446N(Fam20c第446位天冬氨酸突变为天冬酰胺)与Fam20c-p323S(Fam20c第323位脯氨酸突变为丝氨酸),旨在探究为何同一种基因的突变会引起两种完全相反的临床表现,不同位点的突变是否对细胞行为产生不同的影响。 目的: 研究不同位点突变的Fam20c对成骨细胞与成牙本质细胞的增殖、迁移、矿化等生物学行为的作用,及其对相关调控基因表达的改变。 方法: 1.将上述Fam20c不同位点突变的四种质粒Fam20c-L383R、Fam20c-G374R、Fam20c-D446N与Fam20c-P323S分别转染至Fam20c已敲除的成骨细胞及成牙本质细胞,利用Real-Time PCR法检测转染后细胞内的Fam20c基因表达水平变化,以验证质粒最佳转染效率。 2.利用BrdU染色法观察分别转染了上述四种Fam20c不同位点突变质粒后的成骨细胞与成牙本质细胞的增殖水平变化。 3.利用细胞划痕实验检测分别转染了上述四种Fam20c不同位点突变质粒后的成骨细胞与成牙本质细胞体外培养36h后划痕的宽度,以观察Fam20c不同位点突变对细胞迁移的影响。 4.利用Real-Time PCR法分别检测Dmp1、Dspp、Mepe、Opn、Alp、Fgf23、Col1a1及Ocn等与成骨与成牙本质相关的基因表达水平变化,以观察Fam20c不同位点突变对成骨细胞与成牙本质细胞基质分泌功能的影响。 5.对分别转染了上述四种Fam20c不同位点突变质粒后的成骨细胞与成牙本质细胞以及对照组进行骨诱导21天后,通过茜素红染色并观测形成钙结节的数量,比较Fam20c不同位点突变对细胞矿化能力的影响。 结果: 1.Real-Time PCR结果显示,经转染上述四种突变质粒后,总Fam20c基因表达水平是对照组的5-10倍,筛选出最佳转染条件。 2.BrdU染色结果显示,Fam20c缺失与突变对成骨细胞增殖无显著性影响,致死性骨硬化和低磷酸血盐佝偻病突变质粒转染后的成骨细胞(osteoblast,OB)增殖无变化,两者之间无差异;而Fam20c缺失使成牙本质细胞(odontoblast,OD)增殖能力下降,致死性骨硬化和低磷酸血盐佝偻病突变质粒转染后与OD Fam20cf/f无差异,较OD Fam20cKO有所增强,但致死性突变与非致死性突变两者之间无差异。 3.细胞划痕实验显示,Fam20c基因缺失和突变均使成骨细胞及成牙本质细胞的迁移能力减弱,但致死性突变与非致死性突变之间无差异。 4.Real-Time PCR结果显示,在成骨细胞和成牙本质细胞中,不同位点突变使细胞不同的基因表达水平出现差异,从而可能改变细胞功能与行为。 5.细胞茜素红染色结果显示,Fam20c基因缺失使成骨细胞矿化能力减弱,致死性与非致死性对两种细胞矿化能力的影响无差异;而在成牙本质细胞中,Fam20c缺失与突变均对其矿化的影响无显著性差异。 结论: FAM20C不同位点突变引起Raine综合征两种不同的临床表现,体外实验表明对成骨细胞增殖无显著性影响,但可引起成骨细胞迁移以及矿化的细胞学行为与功能改变;同时使成牙本质细胞的增殖、迁移以及矿化的细胞学行为与功能改变,在两种细胞中致死性突变与非致死性突变之间无显著性差异。