Sono stati trovati un paio di geni, la cui lotta determina il numero di denti in bocca e il modello della loro crescita. Nei topi mutanti privi del gene Osr2, una seconda fila di denti cresce, come uno squalo. Questi stessi geni sono coinvolti nell'emergere di una palatoschisi innata, in modo che i topi mutanti non vivano a lungo dopo la nascita
Non importa quanto le persone si vantino della loro superiorità su tutti gli altri animali, i predatori marini degli squali, primitivi anche per gli standard di pesce, hanno un motivo per non essere d'accordo. E quando usano le loro argomentazioni, lascia un segno indelebile - se non nell'anima, allora sui piedi degli sfortunati surfisti. Stiamo parlando, ovviamente, dei denti dello squalo, che sono grandi e disposti su più file. E i nostri sono piccoli e si adattano in una linea (tranne in casi rari e brevi, quando i denti permanenti crescono leggermente lontano dal latte che non è ancora caduto).
L'uomo non è solo nella sua miseria: una sola fila di denti è una delle caratteristiche distintive dei mammiferi tra i vertebrati in generale. Non solo gli squali hanno molti denti. Alcuni pesci ne hanno un paio su ciascuna mascella; nei tuatars (tuatars) che ci sono giunti dal Mesozoico, sono generalmente posizionati asimmetricamente, ci sono due file di denti in alto e uno in basso.
Nonostante una così curiosa varietà di configurazioni dentali (e una notevole quantità di denaro che gira in odontoiatria e gocciola nella scienza di base relativa a questo campo), gli scienziati non comprendono ancora appieno i meccanismi molecolari che governano l'aspetto dei denti.
Chi decide dove e quando far crescere il dente successivo, come comunica la sua decisione alle cellule che dovrebbero svilupparsi in un dente?
Perché, alla fine, questo "manager" non mi fa crescere un sostituto per il dente un tempo bellissimo, ora divorato dalla carie?
Jiang Zhulan, Zunyi Zhang e altri due scienziati americani dell'Università di Rochester e dell'Università della California meridionale credono di sapere chi ferma la crescita dei denti. Questo è il gene Osr2, che codifica per un fattore di trascrizione, che a sua volta controlla la sintesi di diverse decine, se non centinaia, di altre proteine e fattori. Se non fosse per Osr2, i nostri denti crescerebbero nei posti più inaspettati.
Alcuni anni fa, Jiang Zhulang ei suoi colleghi hanno scoperto che i topi privi di entrambe le copie del gene Osr2 nel loro set cromosomico sviluppano embrioni non di una, ma di due file di denti durante lo sviluppo embrionale. Una riga aggiuntiva appare in almeno quattro punti: accanto a ciascuno dei primi quattro molari (molari), un po 'più vicino alla lingua, inizia a formarsi un altro piccolo "molare".
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Non è stato possibile far crescere dalla linea di topo Osr2 - / - -line (l'apice "- / -" significa assenza di due copie del gene indicato) qualsiasi "topo squalo" in grado di distruggere tutto il grano e tutte le riserve di formaggio: i mutanti muoiono subito dopo la nascita a causa della mancata unione del palato (negli esseri umani si chiama palatoschisi). Tuttavia, gli embrioni dentali extra, trapiantati dalla bocca di un topo mutante in uno normale, insieme ai tessuti circostanti, si sviluppano in denti piuttosto duri e mineralizzati - non solo denti di riferimento, ma almeno simili ai molari.
Nel loro lavoro attuale, i ricercatori hanno monitorato i cambiamenti nell'espressione di diversi geni importanti nella placca dentale (lo strato sopra / sotto la mascella da cui si sviluppano i denti) durante lo sviluppo intrauterino di topi normali e mutanti Osr2 - / - -. Oltre a Osr2, è stato eliminato anche il gene Msx1, un altro fattore di trascrizione che provoca la sintesi della proteina Bmp4, uno dei membri della famiglia delle proteine "boneforming" coinvolte, secondo studi precedenti, nell'attivazione della formazione dei denti.
I biologi hanno monitorato i cambiamenti nell'espressione genica in modo standard - rimuovendo embrioni dall'utero materno in un dato momento, tagliando i loro crani in strati sottili e misurando il contenuto di proteine specifiche e dei loro "schemi molecolari" - RNA messaggeri da cellula a cellula. I risultati della ricerca sono pubblicati nell'ultimo numero di Science.
È noto che il più interessante non accade nemmeno nell'epitelio, da cui poi cresce il dente stesso, ma nel mesenchima - un sottile strato di tessuto connettivo situato tra l'epitelio e la mascella in crescita dell'embrione. Come hanno dimostrato gli autori del lavoro, la concentrazione di Osr2 nei topi normali aumenta bruscamente dalla placca dentale verso la lingua. Al contrario, la concentrazione di Bmp4 diminuisce altrettanto bruscamente, come se Osr2 in qualche modo inibisse la sintesi proteica.
L'analisi dello sviluppo dei mutanti Osr2 - / - Msx1 - / - è diventata decisiva per il modello di sviluppo del dente.
Nei topi privi di entrambe le copie di entrambi i geni, in primo luogo, un dente in più non è cresciuto vicino al primo molare, e in secondo luogo, non è cresciuto nemmeno un singolo dente oltre a questi primi molari!
Allo stesso tempo, la proteina Bmp4 è stata sintetizzata vicino al dente in via di sviluppo, ma in quantità del tutto insignificanti.
La combinazione di queste osservazioni ha permesso agli autori del lavoro di formulare il loro modello di sviluppo dei denti. Secondo Jiang, la sequenza dell'aspetto dei denti e della loro distribuzione nella cavità orale è determinata nella lotta dialettica tra due fattori di trascrizione: Osr2 e Msx1. In questo confronto, Osr2 svolge il ruolo di limitatore di crescita: è lui che impedisce la crescita della seconda, terza e successiva fila di denti, mentre Msx1, al contrario, provoca la sintesi di Bmp4 e la crescita del dente stesso.
A proposito, Osr2 non solo impedisce a un'ulteriore fila di denti di crescere nella bocca dei mammiferi. Lo stesso fattore ci costringe a fare "rientranze" nello sviluppo successivo dei denti in modo che non si sovrappongano tra loro; forse questa funzione è il suo scopo principale. Ma Osr2 non lo esegue perfettamente, come possono testimoniare quasi tutti coloro che hanno avuto i denti del giudizio. Secondo Jiang, in questo caso è la "sottosintonizzazione" del sistema Osr2 / Msx1 la ragione del rientro insufficiente.
Finora, gli scienziati non vedono prospettive per l'applicazione diretta dei loro risultati nell'odontoiatria clinica: nel prossimo futuro, nessuno sarà in grado di far crescere il tuo dente perso con un'iniezione di Bmp4 nel posto giusto.
Tuttavia, c'è un enorme divario tra un paio di geni e lo sviluppo di un intero organo. Inoltre, oltre a questi segnali autonomi, ce ne devono essere altri legati all'età assoluta, come testimonia in modo convincente la storia con i denti da latte. Allo stesso tempo, Jiang ei suoi colleghi sperano che il loro lavoro aiuti a rilevare le anomalie genetiche congenite (come la palatoschisi) il più presto possibile, molto prima della nascita del bambino. E, forse, interferiscono in qualche modo anche nel loro sviluppo.
