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中华口腔医学研究杂志(电子版) ›› 2013, Vol. 07 ›› Issue (06) : 433 -440. doi: 10.3877/cma.j.issn.1674-1366.2013.06.001

基础研究

MAPK-ERK 在牙本质基质蛋白1信号通路中的作用
伍虹1, 庄沛林1, 余艳崧1, 陈绛媛1, Sfeir Charles2, 黄洪章,3   
  1. 1. 510120 广州,中山大学孙逸仙纪念医院口腔科
    2. 美国匹兹堡大学牙学院·颅颌面重建中心
    3. 中山大学光华口腔医学院·附属口腔医院,广东省口腔医学重点实验室
  • 收稿日期:2013-07-16 出版日期:2013-12-01
  • 通信作者: 黄洪章
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(81200825)广东省医学科研基金(A2011176)

DMP1's signal pathway via MAPK-ERK

Hong WU1, Pei-lin ZHUANG1, Yan-song YU1, Jiang-yuan CHEN1, Charles Sfeir1, Hong-zhang HUANG,1   

  1. 1. Department of Stomatology, Sun Yat-sen Memorial Hospital, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510120, China
  • Received:2013-07-16 Published:2013-12-01
  • Corresponding author: Hong-zhang HUANG
引用本文:

伍虹, 庄沛林, 余艳崧, 陈绛媛, Sfeir Charles, 黄洪章. MAPK-ERK 在牙本质基质蛋白1信号通路中的作用[J/OL]. 中华口腔医学研究杂志(电子版), 2013, 07(06): 433-440.

Hong WU, Pei-lin ZHUANG, Yan-song YU, Jiang-yuan CHEN, Charles Sfeir, Hong-zhang HUANG. DMP1's signal pathway via MAPK-ERK[J/OL]. Chinese Journal of Stomatological Research(Electronic Edition), 2013, 07(06): 433-440.

目的

探讨在人骨髓间充质干细胞(hMSC)、小鼠前成骨细胞(MC3T3)和成牙本质细胞(MDPC-23)中,牙本质基质蛋白1(DMP1)是否通过激活丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)-细胞外调节蛋白激酶(ERK)信号通路发挥作用。

方法

Western blot 检测不同时间点rDMP1C 和rDMP1F 蛋白处理hMSC、MC3T3-E1 和MDPC-23 后,对MAPK-ERK 的激活情况;并检测使用MAPK 抑制剂后,ERK 的激活是否被抑制;细胞免疫荧光技术观察MAPK 抑制剂抑制激活的ERK 从胞浆向胞核的转位情况。 Western blot 检测siRNA 沉默Ras 基因后,对rDMP1 引起MAPK-ERK 信号通路激活的影响。

结果

三种细胞中,rDMP1F 和rDMP1C 在5 min ~3 h 均可以激活MAPK-ERK 通路,而总ERK 在各时间点均无显著变化;rDMP1F 激活信号通路的持续时间均明显长于rDMP1C;MAPK 抑制剂处理组的p-ERK 条带与rDMP1F/C 处理组的p-ERK 条带差别明显。 hMSC 中,rDMP1F 激活MAPK 信号通路持续时间要长于其在MC3T3 和MDPC-23 中的作用。 细胞免疫荧光检测发现,MAPK 抑制剂组可以阻断ERK 向细胞核内的转位。MC3T3 和MDPC-23 在siRNA 沉默Ras 基因后,ERK 的磷酸化水平与rDMP1F 单独处理组相比显著降低。

结论

rDMP1C 和rDMP1F 都通过Ras 激活MAPK-ERK信号通路,而rDMP1F 比rDMP1C 具有更强的信号功能。

Objective

Dentin matrix phosphoprotein 1 (DMP1) is a non-collagenous, acidic extracellular matrix protein expressed chiefly in bone and dentin. The present study was aimed to investigate whether DMP1 can trigger MAPK signalling pathway in hMSC, MC3T3-E1 and MDPC-23 cells.

Methods

The activation of MAPK-ERK by rDMP1F/C and inhibition of ERK by MAPK inhibitor at different timepoints in hMSC, MC3T3-E1 and MDPC-23 cells was detected using Western blot. The inhibition of ERK cytoplasm/nucleus translocation by the MAPK inhibitor was detected using immunofluorescence microscopy. The activation of MAPK-ERK signalling pathway by DMP1 was further validated through knowdown of Ras gene expression by siRNA.

Results

The MAPK-ERK could be activated by both recombinant DMP1 C-terminal (rDMP1C) and full lenth (rDMP1F) from 5 min to 3 h in three cell lines. The phosphorylated-ERK increased, but not total ERK, in these cell lines treated by rDMP1. The phosphorylation of MAPK-ERK by rDMP1F in hMSC cells last longer than that in MC3T3 or MDPC-23 cells. The activation of MAPK lasted longer by rDMP1F than by rDMP1C. MAPK inhibitor could decrease the phosphorylation of MAPK-ERK by rDMP1C and rDMP1F and inhibit the ERK translocation from the cytoplasm into the nucleus. Knowdown of Ras gene expression by siRNA could significantly decrease the phosphoralated of ERK.

Conclusion

Both rDMP1C and rDMP1F can active the MEK-ERK, however, rDMP1F has a stronger effect in trigger MAPK signalling pathway than rDMP1C.

图1 25 ng/ml 的rDMP1F 蛋白处理hMSC 10 min 后,Western blot 检测MAPK 信号通路中的p-ERK 的表达 图2 25 ng/ml的rDMP1C 蛋白处理hMSC 10 min 后,Western blot 检测MAPK 信号通路中的p-ERK 的表达
图3 250 ng/ml 的rDMP1F处理hMSC, 不同时间后western blot 检测hMSC 中的激酶p-ERK、ERK、p-MEK 的改变情况 图4 250 ng/ml 的rDMP1C 处理hMSC,不同时间后Western blot 检测hMSC 中的激酶p-ERK、ERK、p-MEK 的改变情况 图5 250 ng/ml 的rDMP1F 处理MC3T3,不同时间后Western blot 检测MC3T3 中p-ERK 和ERK 的改变情况 图6 250 ng/ml 的rDMP1C 处理MC3T3,不同时间后Western blot 检测MC3T3 中p-ERK 和ERK 的改变 图7 250 ng/ml 的rDMP1F 处理MDPC-23,不同时间后Western blot 检测MDPC-23 中p-ERK 和ERK 改变情况 图8 250 ng/ml 的rDMP1C 处理MDPC-23, 不同时间后Western blot 检测MDPC-23 中p-ERK 和ERK 改变情况
图9 Western blot 显示在hMSC 中,MAPK 抑制剂U0126 对rDMP1F 激活ERK 磷酸化的抑制作用 图10 Western blot显示在MDPC-23 中,MAPK 抑制剂U0126 对rDMP1F 激活ERK 磷酸化的抑制作用 图11 Western blot 显示在MC3T3 中,MAPK 抑制剂U0126 对rDMP1F 激活ERK 磷酸化的抑制作用
图12 在MC3T3 内,rDMP1C 激活ERK 后,MAPK 抑制剂可以抑制ERK 从细胞浆向细胞核转位(×40) A:对照组,细胞没有使用rDMP1C 处理;B:rDMP1C 处理细胞30 min;C:U0126 预处理细胞后再rDMP1C 处理30 min
图13 在MDPC-23 内,rDMP1C 激活ERK 后,MAPK 抑制剂可以抑制ERK 从细胞浆向细胞核转位(×20) A:对照组,细胞没有使用rDMP1C 处理;B:rDMP1C 处理细胞30 min;C:U0126 预处理细胞后再rDMP1C 处理30 min
图14 在MC3T3 内,Western blot 检测细胞转染siRNA-Ras 后,沉默Ras 对rDMP1F 引起ERK 激活的阻断情况 图15 在MDPC-23 内,转染siRNA-Ras 可以阻断rDMP1F 对ERK 的激活
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