分泌されたBMPアンタゴニスト、エクトジン、統合BMP、FGF、およびSHHシグナルの識別歯のエナメル語の結び目

エクトジンと名付けた新規分泌BMP阻害剤をコードするマウスとヒトcDNAを特定しました。分泌されたBMPアンタゴニストであるそれは、最も相同性（約37％アミノ酸同一性）とスレロスチンです。培養細胞で産生された組換えエクトジンタンパク質は、拮抗薬として効率的に分泌されました。エクトジンは、マウスの骨芽球芽細胞MC3T3-E1細胞のBMP2、BMP4、BMP6、およびBMP7の活性を阻害し、これらのBMPに高い親和性で結合しました。エクトジンは、歯、ビブリッサ科、毛包を含む外胚葉臓器の発達で激しく発現しています。ただし、髪のプラコードや、歯のエナメルノットシグナル伝達中心にはありません。さらに、エナメルクの結び目を囲むいくつかの細胞層には、エクトジン転写産物が完全に欠けていました。歯細菌におけるエクトジンの調節と機能を分析しました。組換えエクトジンタンパク質は、培養歯外植片におけるMSX2発現のBMPを介した誘導に拮抗し、エクトジンが分泌されたBMP阻害剤であることを示しています。BMP2およびBMP7は、歯脱林におけるエクトジン発現を刺激し、BMPの活性を制御するフィードバックメカニズムの一部であることを示しています。BMPによるエクトジン発現の刺激は、SHHおよびFGF4によって防止されましたが、Wnt6では予防されませんでした。したがって、BMPが独自の阻害剤を上方制御するフィードバックメカニズムは、エナメル結び目のBMPと共発現した信号によって打ち消されます。エクトジンは、BMPシグナル伝達をSHHおよびFGFシグナル経路と統合する新規BMP阻害剤であり、外胚葉シグナル伝達中心周辺のBMPターゲットフィールドの正確な時空間ドメインの定義に貢献すると結論付けています。

We have identified mouse and human cDNAs encoding a novel secreted BMP inhibitor, which we have named ectodin. It is most homologous (approximately 37% amino acid identity) to sclerostin that is a secreted BMP antagonist. Recombinant ectodin protein produced in cultured cells was efficiently secreted as a antagonist. Ectodin inhibited the activity of BMP2, BMP4, BMP6, and BMP7 for mouse preosteoblastic MC3T3-E1 cells, and bound to these BMPs with high affinity. Ectodin is intensely expressed in developing ectodermal organs, including teeth, vibrissae, and hair follicles. However, it is absent from the hair placodes and from the enamel knot signaling centers in teeth. In addition, several cell layers surrounding the enamel knots were completely devoid of ectodin transcripts. We analyzed the regulation and function of ectodin in tooth germs. Recombinant ectodin protein antagonized the BMP-mediated induction of Msx2 expression in cultured tooth explants, indicating that ectodin is a secreted BMP inhibitor. BMP2 and BMP7 stimulated ectodin expression in tooth explants, showing that it is part of a feedback mechanism controlling the activity of BMPs. The stimulation of ectodin expression by BMP was prevented by SHH and FGF4 but not by Wnt6. Hence, the feedback mechanism whereby BMPs upregulate their own inhibitor is counteracted by signals coexpressed with BMPs in the enamel knot. We conclude that ectodin is a novel BMP inhibitor which integrates BMP signaling with the SHH and FGF signal pathways and contributes in defining the exact spatiotemporal domain of BMP target field around the ectodermal signaling centers.