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临床常见因无法保留天然牙或先天性缺牙需要牙齿修复,但目前牙齿缺失的修复治疗显然无法与天然牙媲美。根尖牙乳头干细胞（stem cells from apical papilla,SCAPs）是牙根再生最主要的成牙本质前体细胞,其成牙/成骨分化是牙根形成和发育的关键过程,但这一过程背后的分子机制很大程度上仍然未知。我们课题小组先前的一项研究表明,GATA结合蛋白4（GATA-binding protein 4,GATA4）通过鸟嘌呤核苷酸结合蛋白 3（guanine nucleotide binding protein alpha-inhibiting activity polypeptide 3,GNAI3）调控牙根发育,但是 GNAI3 的作用和机制仍然未知。在本研究中,我们进一步探讨了 GNAI3在牙根发育中的作用和机制。本实验分为三个部分进行探讨:第一部分:小鼠根尖GNAI3的表达,人SCAPs的培养、鉴定。通过免疫组织化学检验鉴定出生后14天小鼠磨牙Hertwig上皮根鞘（Hertwig’s epithelial root sheath,HERS）和HERS周围的间充质中显著表达GNAI3,这表明GNAI3至少参与了牙根的发育。本研究中分离培养的SCAPs,经流式细胞仪证实表达CD90 FITC、CD44 PE,而不表达 CD45 APC、CD14 PE-CY7,符合 SCAPs 的鉴定特征,为后续的实验提供实验细胞。第二部分:人SCAPs矿化过程中GNAI3的表达,GNAI3敲低对SCAPs增殖、成牙/成骨分化的影响。人SCAPs矿化诱导0,3,7,14天,通过Western Blotting检测矿化诱导后3天GNAI3蛋白表达显著上调,诱导7天达到峰值（P<0.01）,表明GNAI3可能在SCAPs矿化过程中起着重要作用。我们采用低表达慢病毒颗粒GFP LV-3[pGLVH1/绿色荧光蛋白（GFP）+Puro]持续地敲低SCAPs中GNAI3表达并通过Western Blotting验证敲低效率（P<0.01）。我们通过CCK8实验、流式细胞仪分析和细胞划痕实验进一步发现GNAI3低表达抑制SCAPs的增殖（P<0.01）、细胞周期（P<0.05）、12小时和24小时迁移（P<0.01）等细胞生物活动,但细胞坏死和凋亡没有显著影响。通过碱性磷酸酶ALP染色（P<0.01）、茜素红ARS染色（P<0.01）检测SCAPs的矿化程度,通过qPCR检测成牙/成骨特异性指标的 mRNA 水平,包括 DMPI（P<0.01）、DSPP（P<0.05）、OCN（P<0.01）、OPN（P<0.01）、OSX（P<0.05）和 RUNX2（P<0.01）,通过 Western Blotting检测成牙/成骨特异性指标的蛋白水平,包括DSPP（P<0.01）、RUNX2（P<0.01）、OSX（P<0.01）、OPN（P<0.01）、OCN（P<0.05）和 BMP4（P<0.05）,以上结果表明,GNAI3低表达抑制SCAPs成牙/成骨分化。第三部分:GNAI3通过丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase,MAPK）通路促进SCAPs矿化。转染了 shGNAI3的人SCAPs矿化诱导培养7天,通过 Western Blotting 检测发现低表达 GNAI3 的 SCAPs 中 p-JNK（P<0.01）、p-ERK（P<0.05）的蛋白表达显著降低,而p-p38的蛋白表达没有统计学差异,表明JNK和ERK,而不是p38,是GNAI3的下游靶标。人SCAPs矿化诱导培养0、3、7和14天,通过Western Blotting检测发现在SCAPs的成牙/成骨分化过程中,矿化诱导3天磷酸化JNK的表达显著上调,诱导7天达到峰值（P<0.01）,此表达模式与GNAI3在SCAPs矿化过程中的表达模式高度相似,这提示我们GNAI3可能是通过MAPK-JNK通路来调控SCAPs的成牙/成骨分化。为了进一步探索JNK和ERK信号通路的作用,SCAPs分别加入JNK抑制剂SP600125和ERK抑制剂U0126。通过CCK8实验发现,在2-6天内表现为SCAPs明显的增殖抑制（SP600125 P<0.01;U0126 P<0.01）。通过流式细胞仪分析发现其细胞周期的变化,G1期阻滞（SP600125 P<0.01;U0126 P<0.01）,G2期细胞减少（SP600125 P<0.05;U0126 P<0.05）和 S 期细胞减少（SP600125 P<0.05;U0126 P<0.01）。通过细胞划痕实验发现,12小时迁移能力抑制（SP600125 P<0.01;U0126 P<0.01）,24 小时迁移能力抑制（SP600125 P<0.01;U0126 P<0.01）。十分重要的是,SCAPs加入JNK抑制剂SP600125和ERK抑制剂U0126与SCAPs低表达GNAI3在增殖、细胞周期、迁移的作用模式高度相似。总结:综上所述,这些结果表明GNAI3可能通过JNK和ERK信号传导途径促进SCAPs成牙/成骨分化,这将为牙髓牙本质修复再生和生物性牙根再生领域提供有利的新思路。