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美国研究人员最近研究发现,BMP信号通路对于真皮乳突(dermal papilla)和上皮干细胞(epithelial stem cells)之间的信号交谈,以及促进毛发生成是至关重要的。他们通过删除真皮乳突中编码BMP受体(BMPR1a)的基因,再移植这些真皮乳突细胞到裸鼠的背部皮肤上进行研究,最终得出上述结论。该研究结果不仅有助于理解生发所必需的间质-上皮间信号交谈,而且也有助于研发出新的刺激毛发生长的高效方法。
生物通报道:2月15日《Genes & Development》的封面文章,是关于真皮乳突(dermal papilla)和上皮干细胞(epithelial stem cells)之间的信号交谈,以及这个信号通路如何促进毛发生成的。该研究由美国洛克非勒大学及霍华休斯医学研究所的Elaine Fuchs及其同事完成的。
上皮干细胞散落在毛囊的上部,而真皮乳突则位于毛囊下基底的间质细胞层中。来自真皮乳突的信号,指导上皮干细胞形成毛囊、调节毛发生长及再生。然而,这两种细胞并不直接接触,它们必须依靠信号分子来完成上述过程,但是科学家对这个信号途径,却并不了解。直到最近,Fuchs等人才发现一种称为BMP (bone morphogenetic protein,骨形成蛋白)的信号通路,在上述信号交谈中起到关键作用。
研究人员采取非常巧妙的策略来研究BMP信号通路:他们现在体外删除了真皮乳突中编码BMP受体(BMPR1a)的基因,然后将这些更改过的真皮乳突细胞移植到裸鼠的背部皮肤上,观察裸鼠是否能够长出毛发。结果并没有毛发出现。
Fuchs的合作者Michael Rendl较早前发现,BMP蛋白家族成员之一BMP6能够调节真皮乳突细胞特异的基因,控制真皮乳突细胞特征蛋白质的表达。当这些特征蛋白无法表达,真皮乳突和上皮干细胞的信号交谈中断时,毛囊不再生长,也不会生成毛发。
删除了受体BMPR1a后,研究人员检测真皮乳突中的蛋白发现,除了BMP6本身之外,真皮乳突所有特征蛋白的含量都降低了。BMP6表达水平的升高,表明BMP6既是维持真皮乳突细胞特征的蛋白,又是维持与上皮干细胞交谈的蛋白,但它自己本身不作为信号分子传递到干细胞。
更有趣的是,当研究人员诱发其它能够应答BMP信号的细胞类型,发现这些细胞照常合成各自的特征蛋白。这个结果表明,BMP6对维持真皮乳突的细胞特征有非常关键的作用。这个结果说明了不同的信号通路或组合,能够调节不同的系列基因,使得毛囊中各个细胞都具有各自不同的特征。
Fuchs表示,几年前我们设计了一种方法,以分离真皮乳突和周边的细胞,分析其基因表达特性,由DP和其周边的细胞。这让我们找到线索,BMP信号对于真皮乳突诱导生发的特性,可能是非常重要的。我们现在已经成功地验证了这种可能性,我们的研究结果很重要,不仅帮助我们理解生发所必需的间质-上皮间信号交谈,而且也帮助我们研发出新的刺激毛发生长的高效方法。(生物通,揭鹰)