敲除组蛋白甲基转移酶PR结构域锌指蛋白9抑制牙周膜干细胞成骨向分化

目的研究组蛋白甲基转移酶PR结构域锌指蛋白9(PR domain zinc finger protein 9,PRDM9)对牙周膜干细胞(periodontal ligament stem cell,PDLSC)成骨向分化的影响.方法将与PRDM9序列互补的短发夹RNA亚克隆到含有绿荧光蛋白的慢病毒载体中,利用重组慢病毒敲除PDLSC中的PRDM9基因,形成敲除组(简称PRDMsh组),转染空载体sh RNA作为对照组;应用反转录PCR(reverse transcription PCR,RT-PCR)检测PRDM9基因的敲除效率;通过碱性磷酸酶(alkalinephosphatase,ALP)活性测定、茜素红染色和钙离子定量分析检测敲除组PRDM9sh与对照组细胞成骨能力的差异;通过实时定量RT-PCR及蛋白免疫印迹实验检测敲除组PRDM9sh和对照组成骨分化指标骨钙蛋白在mRNA水平及蛋白水平的表达差异;通过裸鼠皮下移植物HE染色比较敲除组PRDM9sh及对照组体内成骨能力,计算新成骨组织面积百分比并进行统计学分析.结果实时定量RT-PCR结果显示,敲除组PRDM9sh中PRDM9基因的相对表达量(0.460±0.017)显著低于对照组(1.000±0.107)(P<0.05);成骨诱导5d后,敲除组PRDM9sh的ALP活性(0.762±0.063)显著低于对照组(1.225±0.058)(P<0.01);成骨诱导2、3周后,茜素红染色结果显示,与对照组相比敲除组PRDM9sh染色明显变浅;成骨诱导2、3周后,敲除组PRDM9sh钙离子含量[分别为(0.071±0.004)、(0.075±0.001)]较对照组[分别为(0.282±0.006)、(0.485±0.004)]显著降低(P<0.01);RT-PCR结果显示成骨2周时,敲除组PRDM9sh骨钙蛋白mRNA水平的相对表达量(1.059±0.148)显著低于对照组(2.542±0.190)(P<0.01);蛋白质印迹法结果显示成骨诱导1、2周时,敲除组PRDM9sh骨钙蛋白的蛋白水平表达明显弱于对照组;裸鼠皮下移植物HE染色及计算新成骨组织面积百分比结果显示敲除组PRDM9sh新成骨组织面积百分比[(3.8±2.41)%]较对照组[(24.54±7.06)%]显著降低(P<0.05).结论敲除PRDM9基因可以抑制牙周膜干细胞的体内外成骨分化功能.