Musashi2在皮肤及毛囊发育中的功能与分子机制研究
发布时间：2019-12-04 17:44
【摘要】：毛囊是皮肤中最大的附属器官,其进化的形成为高等动物保持体温恒定适应复杂陆生环境提供了重要保障,而毛囊干细胞(hair follicle stem cells, HFSCs)又为其功能的完整实现提供了必不可少的动力源。毛囊干细胞定位于毛囊上基部的Bulge区,其周期性激活使成年毛囊不断经历由生长期到退化期再到静止期的往复循环过程；其中毛囊干细胞在生长期早期的唤醒和激活是毛发周期转换递进的必要过程,需要多种不同信号通路的交流互作,但这种激活信号问传递和调控过程的具体分子机制目前仍未完全阐明。RNA结合蛋白是能特异识别并结合在RNA序列上并对目的RNA进行拼接、转运及翻译修饰的一类调节蛋白。Musashi2 (Msi2)作为进化上高度保守的RNA结合蛋白,在包括神经、造血、小肠、乳腺等多种组织干细胞的命运决定和状态维持以及癌症的发生中都发挥了重要的作用。之前的研究已显示Msi2在包括整个毛发周期Bulge区和次级毛胚芽(secondary hair germ, SHG)的干细胞区域均有广泛的表达。然而,Msi2在毛囊干细胞和毛发周期中的功能并不清楚。因此,本研究对Msi2在毛囊不同时期的表达模式及对HFSCs和毛发周期转换递进的作用和分子机制进行了详细研究和探讨。本研究首先采用qRT-PCR和免疫组化技术发现,Msi2在不同时期毛囊干细胞存在部位及部分分化细胞中均有广泛表达。为进一步研究Msi2在皮肤及毛囊发育中的功能和作用机制,本研究利用Tet-On和Cre-loxP系统分别构建了可诱导的皮肤表皮特异性过表达鼠(TRE-MSI2::K14rtTA)和Msi2皮肤表皮特异性敲除鼠(Msi2flox/flox::K14Cre)。在Dox处理3天的情况下,MSI2发生了显著的过表达,并阻碍毛囊从静止期向生长期转换；较长时期MSI2过表达处理结果显示MSI2过表达鼠毛囊能够进入生长期,但相比于对照组仍有明显的滞后。拔毛引发毛囊发育同步化的再生实验也进一步显示Msi2过表达可以阻碍再生毛囊向生长期中期转换；而相反,Msi2敲除鼠在拔毛后进入生长中期的转换递进过程则显著快于对照组。对拔毛后毛囊进行BrdU追踪实验发现,过表达鼠的HFSCs在毛囊周期转换过程中的激活显著滞后于对照组,而敲除鼠中毛囊干细胞的激活则更快。进而,采用流式细胞分选和毛囊干细胞Marker标记实验发现,Msi2并不影响HFSCs的数量,而调控了其由静息态向激活态转换的过程。同样,Msi2对伤口愈合和伤口处新生毛发的生长情况也有显著的滞后作用。为进一步研究其分子机制,本研究对短期Dox诱导的背部皮肤进行了RNA-Seq分析,heatmap的层次聚类也显示该数据具有较好的重复性：差异基因KEGG通路注释发现,Sonic hedgehog通路得到了最显著的富集；对该通路相关基因进行验证也显示,其在MSI2过表达鼠中受到显著的抑制,而在敲除鼠中得到了激活,同样在毛囊再生的拔毛鼠中也得到了类似的结果。根据已报道的Msi2蛋白的结合基序,本研究发现在Hh通路的上游输入信号基因Shh的3'-UTR区存在Msi2的潜在结合位点,采用双荧光素酶报告基因检测实验显示Msi2能够结合到该位点,证实Shh是Msi2的潜在靶基因：进一步的CLIP-qPCR和原位杂交实验发现两者具有共同的表达部位——均位于生长期毛囊的毛基质区域,并导致Shh mRNA水平的降低,同样RNA稳定性实验也显示体外过表达MSI2引发了Shh mRNA的降解过程,进而抑制了Hh通路的激活。与此一致,本研究同样发现Msi2对Hh通路下游相关基因具有调控作用；进而对Msi2过表达鼠背部拔毛区域涂抹Hh通路激活剂——SAG发现,Msi2过表达造成的毛发周期转换延迟现象得到了显著恢复,进一步证实Msi2通过Shh/Hh通路调控毛囊干细胞和毛发周期转换递进的功能和分子机制。综上可知,本研究首次发现并在体内证实Msi2通过转录后调控引发Shh mRNA的降解,抑制了Shh/Hh通路进而影响了HFSCs激活状态的转变,不仅对Msi蛋白作用方式形成了重要补充,也为相关皮肤疾病的治疗提供了潜在靶标和参考依据。
【图文】：
１）屏降发食阻止外环境造成的NB分散失现巧幰淲上皮的中问层和ａ层（角巧居）的出现在逡逑该居屏障的进化｜｜｜发挥了关键性的作用（Ａ１化ａｒｄｉ，２００３；邋Ｍａｄｅｒｓｏｎ，２００３），爬Ｗ巧动物的角质居由逡逑基质蛋ｎ、化质细化膜蛋１＇—１和复合脂巧组成（图１－２）。橗后在鸟巧和蝴形纲巧ａｕｒｏｐｓｉｄ）中在ａ逡逑角蛋ｎ层的上为＼邋Ｐ角蛋ｎ居构成了淲片的主要成分，，为爬。？巧动物提化了坚实的机械保护，而哺逡逑乳巧的先机——合５纳动物（Ｔｈｅｒｏｐｓｉｄ）则}チ藴W甲，转而由哺乳动物巧型的ＨＲＰ逡逑（ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ－ｒｉｃｈ邋ｐｒｏ化ｉｎ，宵含纳eN酸的蛋ｎ）O喖忧壳汕慷龋诲义希靛义
本文编号：2569690
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