Исследование раскрывает механизм развития и регенерации заживающих зубов у O. punctatus
Oplegnathus punctatus (O. punctatus) — важный объект морской аквакультуры. Он обладает уникальным клювовидным зубным фенотипом, позволяющим питаться твёрдой пищей, такой как устрицы и морские ежи.
Челюстные зубы O. punctatus срастаются с костями верхней и нижней челюстей, образуя прочную клювовидную структуру, а промежутки между зубами заполнены кальцифицированным материалом. Эти клювовидные заживающие зубы — особый тип челюстных зубов, способный восстанавливаться после износа.
Как устроены и срастаются эти уникальные зубы? Каковы регуляторные механизмы их развития? Исследовательская группа под руководством профессора Ли Цзюня из Института океанологии Китайской академии наук представила новые данные о паттерне развития и механизме непрерывной замены клювовидных зубов у O. punctatus. Исследование опубликовано в International Journal of Biological Macromolecules.
Учёные систематически изучили особенности развития заживающих клювовидных зубов. Впервые был обнаружен «вложенный» паттерн их расположения с зубной формулой (4, 15–16, 10–1). Определены ключевые временные точки развития:
- 28 dph — начало закладки первичного зуба.
- 40 dph — появление замещающего зуба и начало сращения.
- 45 dph — начало оссификации.
- 50 dph — завершение заживления.
Кроме того, было идентифицировано 11 ключевых генов
(bmp2, bmpr2, smad1,
wnt5a, msx, axin2,
fgfr1a, fgfr2, pitx2,
ptch1, cyp27a1) и важные регуляторные пути
(Wnt, BMP, FGF, SHH).
Эти гены и пути совместно регулируют взаимодействие зубного эпителия и мезенхимы на стадиях до, во время и после сращения, способствуя устойчивой пролиферации и дифференцировке клеток, формирующих эмаль и дентин.
Исследователи обнаружили, что ген cyp27a1, связанный с
метаболизмом витамина D и накоплением кальция, локализован в
верхнечелюстной кости и основании клювовидных зубов.
«В фазе быстрого заживления зубов его экспрессия усиливается, что стимулирует метаболизм витамина D, регулируя дифференцировку клеток зубного зачатка, а также минерализацию эмали и дентина. Это создаёт кальциевую основу для заживления и развития клювовидных зубов», — пояснила Юйтин Ма, первый автор исследования.
«Исследование раскрывает регуляторные механизмы развития клювовидных заживающих зубов, — сказал доктор Сяо Юншуан, корреспондирующий автор. — Оно предоставляет новую модель для более глубокого понимания развития зубов у рыб и их адаптивной эволюции».