Es wurden einige Gene gefunden, deren Kampf die Anzahl der Zähne im Mund und das Muster ihres Wachstums bestimmt. Bei mutierten Mäusen, denen das Osr2-Gen fehlt, wächst eine zweite Zahnreihe wie ein Hai. Dieselben Gene sind an der Entstehung einer angeborenen Gaumenspalte beteiligt, so dass mutierte Mäuse nicht lange nach der Geburt leben
Unabhängig davon, wie die Menschen sich ihrer Überlegenheit gegenüber allen anderen Tieren rühmen, haben See-Raubtiere von Haien, die selbst nach Fischstandards primitiv sind, einen Grund, anderer Meinung zu sein. Und wenn sie ihr Argument verwenden, hinterlässt es einen unauslöschlichen Eindruck - wenn nicht in der Seele, dann auf den Füßen unglücklicher Surfer. Wir sprechen natürlich über die Zähne des Hais, die groß und in mehreren Reihen angeordnet sind. Und unsere sind klein und passen in eine Linie (außer in seltenen und kurzen Fällen, in denen bleibende Zähne leicht von Milch wegwachsen, die noch nicht herausgefallen ist).
Der Mensch ist nicht allein in seinem Elend: Eine einzige Zahnreihe ist eines der charakteristischen Merkmale von Säugetieren bei Wirbeltieren im Allgemeinen. Nicht nur Haie haben viel Gebiss. Einige Fische haben ein Paar davon an jedem Kiefer; bei Tuataren (Tuataren), die aus dem Mesozoikum zu uns gekommen sind, befinden sie sich im Allgemeinen asymmetrisch, es gibt zwei Zahnreihen oben und eine unten.
Trotz dieser merkwürdigen Vielfalt an Zahnkonfigurationen (und einer beträchtlichen Menge an Geld, das in der Zahnmedizin zirkuliert und Tropfen auf die Grundlagenforschung in diesem Bereich fallen lässt) verstehen die Wissenschaftler die molekularen Mechanismen, die das Erscheinungsbild von Zähnen bestimmen, immer noch nicht vollständig.
Wer entscheidet, wo und wann der nächste Zahn wachsen soll, wie teilt er seine Entscheidung den Zellen mit, die sich zu einem Zahn entwickeln sollen?
Warum wächst mir dieser "Manager" am Ende nicht als Ersatz für den einst so schönen Zahn, der jetzt von Karies gefressen wird?
Jiang Zhulan, Zunyi Zhang und zwei andere amerikanische Wissenschaftler an der University of Rochester und der University of Southern California glauben zu wissen, wer das Zahnwachstum stoppt. Dies ist das Osr2-Gen, das einen Transkriptionsfaktor codiert, der wiederum die Synthese von mehreren zehn, wenn nicht Hunderten anderer Proteine und Faktoren steuert. Ohne Osr2 würden unsere Zähne an den unerwartetsten Stellen wachsen.
Vor einigen Jahren entdeckten Jiang Zhulang und seine Kollegen, dass Mäuse, denen beide Kopien des Osr2-Gens in ihrem Chromosomensatz fehlen, während der Embryonalentwicklung Embryonen von nicht einer, sondern zwei Zahnreihen entwickeln. Eine zusätzliche Reihe erscheint an mindestens vier Stellen - neben jedem der ersten vier Molaren (Molaren), etwas näher an der Zunge, beginnt sich ein weiterer kleiner "Backenzahn" zu bilden.
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Es war nicht möglich, aus der Maus-Osr2 - / - -Linie (das hochgestellte "- / -" bedeutet das Fehlen von zwei Kopien des angegebenen Gens) " Haimäuse" zu wachsen, die in der Lage waren, alle Getreidearten und alle Käsereserven zu zerstören: Mutanten sterben bald nach der Geburt aufgrund der Nicht-Vereinigung des Gaumens (beim Menschen wird es als Gaumenspalte bezeichnet). Die zusätzlichen Zahnembryonen, die zusammen mit dem umgebenden Gewebe aus dem Mund einer mutierten Maus in eine normale Maus transplantiert werden, entwickeln sich jedoch zu ziemlich harten, mineralisierten Zähnen - nicht nur Referenzzähnen, sondern zumindest Molaren ähnlich.
In ihrer aktuellen Arbeit verfolgten die Forscher Veränderungen in der Expression mehrerer wichtiger Gene in der Zahnplatte (der Schicht über / unter dem Kiefer, aus der sich die Zähne entwickeln) während der intrauterinen Entwicklung normaler und Osr2 - / - mutierter Mäuse. Neben Osr2 wurde auch das Msx1-Gen, ein weiterer Transkriptionsfaktor, der die Synthese des Bmp4-Proteins provoziert, eines der Mitglieder der Familie der "knochenbildenden" Proteine, die nach früheren Studien an der Initiierung der Zahnbildung beteiligt waren, ausgeschaltet.
Biologen überwachten Veränderungen der Genexpression auf übliche Weise - sie entfernten zu einem bestimmten Zeitpunkt Embryonen aus dem Mutterleib, schnitten ihre Schädel in dünne Schichten und maßen den Gehalt bestimmter Proteine und ihre "molekularen Schemata" - Boten-RNAs von Zelle zu Zelle. Die Forschungsergebnisse werden in der neuesten Ausgabe von Science veröffentlicht.
Es ist bekannt, dass das Interessanteste nicht einmal im Epithel passiert, aus dem der Zahn selbst wächst, sondern im Mesenchym - einer dünnen Bindegewebsschicht, die sich zwischen dem Epithel und dem wachsenden Kiefer des Embryos befindet. Wie die Autoren der Arbeit zeigten, steigt die Konzentration von Osr2 in normalen Mäusen von der Zahnplatte zur Zunge hin stark an. Umgekehrt sinkt die Konzentration von Bmp4 genauso stark, als ob Osr2 die Proteinsynthese irgendwie hemmt.
Die Analyse der Entwicklung von Osr2 - / - Msx1 - / - Mutanten wurde für das Modell der Zahnentwicklung entscheidend.
Bei Mäusen, denen beide Kopien beider Gene fehlten, wuchs erstens kein zusätzlicher Zahn neben dem ersten Backenzahn, und zweitens wuchs außer diesen ersten Backenzähnen überhaupt kein einziger Zahn!
Gleichzeitig wurde das Bmp4-Protein in der Nähe des sich entwickelnden Zahns synthetisiert, jedoch in einigen völlig unscheinbaren Mengen.
Die Kombination dieser Beobachtungen ermöglichte es den Autoren der Arbeit, ihr Modell der Zahnentwicklung zu formulieren. Laut Jiang wird die Reihenfolge des Auftretens von Zähnen und ihrer Verteilung in der Mundhöhle im dialektischen Kampf zwischen zwei Transkriptionsfaktoren - Osr2 und Msx1 - bestimmt. In dieser Konfrontation spielt Osr2 die Rolle eines Wachstumsbeschränkers - er verhindert das Wachstum der zweiten, dritten und nachfolgenden Zahnreihe, während Msx1 im Gegenteil die Synthese von Bmp4 und das Wachstum des Zahns selbst provoziert.
Übrigens verhindert Osr2 nicht nur, dass eine zusätzliche Zahnreihe im Mund von Säugetieren wächst. Der gleiche Faktor zwingt uns, bei der sukzessiven Entwicklung der Zähne "Einschnitte" zu machen, damit sie sich nicht überlappen. Vielleicht ist diese Funktion ihr Hauptzweck. Aber Osr2 führt es nicht perfekt aus, wie fast jeder, der Weisheitszähne hatte, bezeugen kann. Laut Jiang ist die "Unterabstimmung" des Osr2 / Msx1-Systems der Grund für die unzureichende Einrückung in diesem Fall.
Bisher sehen Wissenschaftler keine Aussichten für eine direkte Anwendung ihrer Erkenntnisse in der klinischen Zahnheilkunde: In naher Zukunft wird niemand in der Lage sein, Ihren verlorenen Zahn mit einer Bmp4-Injektion an der richtigen Stelle wachsen zu lassen.
Trotzdem gibt es eine große Lücke zwischen einigen Genen und der Entwicklung eines ganzen Organs. Zusätzlich zu diesen autonomen Signalen müssen einige andere an das absolute Alter gebunden sein, wie die Geschichte mit den Milchzähnen überzeugend bezeugt. Gleichzeitig hoffen Jiang und seine Kollegen, dass ihre Arbeit dazu beitragen wird, angeborene genetische Anomalien (wie die Gaumenspalte) so früh wie möglich zu erkennen, lange bevor das Baby geboren wird. Und vielleicht sogar in irgendeiner Weise in ihre Entwicklung eingreifen.
