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                              miR-29a/b1 inhibits hair follicle stem cell lineage progression by spatiotemporally suppressing WNT and BMP signaling
                              發布日期:2019-11-21 瀏覽次數:  信息來源:生物學院

                              孟慶勇/于政權團隊揭示miR-29a/b1調控毛囊干細胞譜系進程的分子機制

                              處于特定微環境 (niche) 中的毛囊干細胞 (Hair follicle stem cells, HFSCs), 具有自我更新和分化形成毛發的能力【1】。為了維持毛囊 (Hair follicle, HF) 自身穩態和毛囊生長, 毛囊干細胞必須平衡兩種命運決定: 自我更新維持穩態, 還是分化進行毛囊生長【2, 3】。在毛囊生長過程中, 毛囊干細胞和其分化產生的后代毛基質細胞 (matrix cells) 在響應了時間和空間上的一系列信號之后, 會發生不同的命運變化, 啟動相應的譜系進程 (lineage progression)【4】。毛囊干細胞的這種譜系進程對于毛囊生長和發育是必不可少的??墒? 目前對于調控毛囊干細胞譜系進程的信號分子還沒完全闡明。因此, 探究時空上 (spatiotemporal) 可能參與毛囊干細胞譜系進程的潛在信號分子以及揭示其作用機制, 對于深入認識毛囊干細胞譜系進程和毛囊生長的基本規律是至關重要的。
                              2019年11月19日, 中國農業大學生物學院孟慶勇課題組在Cell Reports雜志上在線發表了題為miR-29a/b1 inhibits hair follicle stem cell lineage progression by spatiotemporally suppressing WNT and BMP signaling的研究論文。本研究首次發現miR-29a/b1是參與毛囊干細胞譜系進程的抑制因子, 它通過時空上直接靶向于Ccna2, Ctnnb1, Lrp6和Bmpr1a來抑制毛囊干細胞和毛基質細胞的增殖和分化, 進而抑制毛囊生長, 導致脫毛。miR-29a/b1的這四個靶基因在功能上是協調發揮作用的, 這樣保證了miR-29a/b1抑制毛囊干細胞譜系進程的高精準性, 為后續研制動物脫毛模型和治療脫毛提供潛在的靶點。

                               

                               

                               

                               

                              本研究首先從之前報道的microarray結果中發現miR-29a在毛囊周期的生長期表達量比較低, 退化期升高, 靜止期達到最高, 而且在靜止期向生長期轉變過程中是下調最為明顯的一個miRNA【5】, 這暗示miR-29a可能是毛囊干細胞譜系進程的抑制因子。鑒于至今沒有miR-29在毛囊上的研究, 孟慶勇課題組利用皮膚特異的miR-29a/b1過表達和全身敲除小鼠, 系統地闡述了miR-29a/b1在毛囊干細胞譜系進程中的功能及具體的分子調控機制。
                              首先, 本研究利用過表達和敲除小鼠, 發現在毛囊快速生長時期miR-29a/b1會顯著縮短毛囊生長(圖1B); 在靜止期miR-29a/b1會顯著抑制毛囊生長 (圖1A)。無論是縮短毛囊生長還是抑制毛囊生長, miR-29a/b1最終都會導致毛囊結構短小。

                               

                               


                              圖1 miR-29a/b1在毛囊生長期和靜止期過表達都會導致毛囊短小

                               

                               

                              其次, 本研究發現miR-29a/b1在毛囊快速生長時期顯著縮短毛囊生長的原因是因為抑制了毛基質細胞的增殖以及隨后的終末分化。接著, 通過對毛囊干細胞的實驗, 本研究發現miR-29a/b1在靜止期顯著抑制毛囊生長的原因是因為抑制了毛囊干細胞的增殖和分化。
                              最后, 通過對皮膚組織以及毛囊干細胞的RNA-seq以及相應靶基因Lrp6和Bmpr1a的皮膚特異小鼠發現miR-29a/b1是通過抑制WNT和BMP來抑制毛囊干細胞譜系進程的。

                               

                               

                               

                               

                              總之, 本研究首次揭示了miR-29a/b1通過時間 (靜止期和生長期) 和空間 (毛囊干細胞和毛基質細胞) 上靶向Ccna2, Ctnnb1, Lrp6和Bmpr1a來抑制毛囊干細胞和毛基質細胞的增殖和分化, 進而抑制毛囊干細胞譜系進程, 導致毛囊結構短小。本研究的結果為揭示毛囊干細胞譜系進程的分子機制, 后續預防和治療毛囊生長和發育以及相關疾病具有重要的理論意義和臨床應用價值。

                               

                              中國農業大學生物學院葛夢旭博士為本研究的第一作者, 孟慶勇于政權為本文的共同通訊作者。



                              miR-29a_b1 inhibits hair follicle stem cell lineage progression by spatiotemporally suppressing WNT and BMP signaling.pdf

                               

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