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TRPV3通过组蛋白瓜氨酸化修饰调控毛囊晚期分化的机制研究

批准号:
82103765
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
宋忠亚
学科分类:
皮肤附属器及相关疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
宋忠亚

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
瞬时受体电位通道香草酸亚型3(TRPV3)是一种非选择性阳离子通道,主要通透钙离子。其发生功能增强型突变时可导致Olmsted综合征,患者多有少毛表现。我们成功构建了该病的小鼠模型并发现,毛囊的过早分化驱动了其少毛表型,且此过程与结构蛋白的瓜氨酸化修饰增加以及某些调控毛囊晚期分化的分子(如Foxn1)转录减少有关。既往文献显示,钙离子可激活肽酰基精氨酸脱亚胺酶(PADIs),后者可对组蛋白进行瓜氨酸化修饰进而调控一系列下游基因的表达。因此我们提出科学假说,TRPV3功能增强可通过提高细胞内钙离子的水平而激活PADIs,后者通过上调组蛋白的瓜氨酸化水平影响了一系列毛囊分化相关基因的表达,最终引起毛囊的过早分化。我们拟在前期发现的基础上,通过分子、细胞和动物等实验,详细揭示TRPV3-PADIs-组蛋白瓜氨酸化分子通路调控毛囊分化的机制,为明确相关毛发疾病的发病机理,探寻治疗的新靶点提供思路。
英文摘要
Transient receptor potential cation channel, subfamily vanilloid, member 3 (TRPV3) is a non-selective cation channel, which is permeable mainly for calcium ions. Gain-of-function mutations in TRPV3 cause Olmsted syndrome, most patients of which have a hypotrichosis phenotype. We have successfully constructed a mouse model which mimics the hypotrichosis of Olmsted syndrome, and found that the premature differentiation of the hair follicle drives the hair loss process, which is associated with abnormal citrullination of structural proteins and reduced transcription of certain molecules (e.g. Foxn1) which are known to regulate the late differentiation of the hair follicle. Literature shows that, calcium ion is able to activate peptidyl arginine deiminases (PADIs), and the latter can citrullinate histones and further regulate the transcription of a wide range of downstream genes. Thus, we speculate that the enhanced function of TRPV3 can activate PADIs through elevating the level of intracellular calcium ion, and the latter can promote the citrullination modification of histones, which in turn alter the transcription levels of the molecules related to late differentiation of follicular keratinocytes, finally leading to premature differentiation of the hair follicle. On the basis of our previous findings, we intend to carry out molecular, cellular and in vivo experiments to explore the detailed mechanisms of how the TRPV3-PADIs-histone citrullination axis regulates the late differentiation of hair follicles. This study will elucidate the pathogenesis of related hypotrichosis, and lay a theoretical foundation for novel therapeutic strategies.
一、项目的背景:TRPV3基因发生功能增强型突变时可导致Olmsted综合征,患者往往有少毛表现。我们前期发现TRPV3可促进毛囊角质形成细胞(KC)分化,但具体分子机制尚不清楚。此外,TRPV3的功能增强型突变可导致KC发生剧烈死亡,但细胞死亡的类型及其意义也不清楚。二、主要研究内容:1.检测了催化瓜氨酸化修饰的酶PADIs在毛囊中的表达模式。繁育了Padi基因敲除或失功能突变的小鼠,结合PADI抑制剂,探究哪些PADIs介导了TRPV3对毛囊分化的调控。2.检测了TRPV3功能增强型突变或过度激活引起KC死亡的形式及其分子机制。探究了这种细胞死亡相关的分子在特应性皮炎(AD)中的作用。三、重要结果和关键数据:1.发现总的PADIs抑制剂可改善Trpv3-G568V小鼠的毛发减少,提示瓜氨酸化修饰在Trpv3-G568V小鼠的少毛表型中发挥重要作用。Padi1、Padi3和Padi4特异性表达在毛囊的内毛根鞘,与Trpv3高度重叠。但是,单独操纵PADI1、PADI3、PADI4不足以改善Trpv3-G568V小鼠的少毛表型,提示它们存在功能冗余。我们后续将用基因编辑小鼠联合shRNA的方法进一步明确哪些PADIs介导了Trpv3-G568V小鼠的少毛表型。2.发现TRPV3过度激活引起KC发生一种特殊的细胞死亡,即PARP1依赖的parthanatos。在AD患者和MC903诱导的模型小鼠皮肤中,也发生了parthanatos。TRPV3过度激活时通过氧化应激引起parthanatos。更重要的是,在Trpv3-G568V小鼠和MC903诱导的模型小鼠中,PARP1抑制剂可缓解AD样皮炎。四、科学意义:1.PADIs家族在毛囊中的功能大多尚不清楚。本研究发现PADIs家族可能以冗余的方式促进内毛根鞘的分化,对理解毛囊的晚期分化过程以及研究分化异常相关的毛发疾病有重要意义。2.本研究发现了TRPV3调控KC死亡的方式及其机制,并揭示了parthanatos相关的PARP1/AIFM1/MIF分子轴对AD有重要的调控作用。目前已有若干已上市的PARP1抑制剂用于治疗卵巢癌等疾病,本研究提示这些药物具有以“老药新用”的方式治疗AD的潜力。此外,既往parthanatos这种特殊的细胞死亡形式在皮肤中的研究极少,本研究将促进parthanatos在更多皮肤疾病中的研究。
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