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转录因子GATA-3在毛囊发育中的作用
【字体: 大 中 小 】 时间:2003年08月26日 来源:
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[生物通讯]由洛克菲勒大学Howard Hughes 医学研究所的Elaine Fuchs博士领导的一组科学家发现了著名转录因子GATA-3在毛囊发育中出人意料的作用。早先已识别出GATA-3在诱使造血干细胞分化为T细胞中起着重要作用。现在Fuchs博士和他的同事揭示GATA-3 还与表皮干细胞的分化有关联。这一发现为了解毛囊如何产生提供了重要的新信息,并突出了引导皮肤和免疫系统的细胞分化命运的分子线索。
覆盖人体的约5百万个毛囊中的每一个都有类似的结构。毛囊由多层的毛干构成,最外一层就是毛发的表皮。表皮位于皮肤表面以下,被内根鞘(inner root sheath,IRS) 包围。
“IRS起着通道的作用,引导毛干一直发展到皮肤表面。没有这个通道,毛发就不能正常发育。”Fuchs教授解释说。
Fuchs博士和他的两名博士研究生--Charles Kaufman 和 Diana Bolotin为了解细胞是如何被引导发育成IRS的,他们用生物芯片分析方法监控小鼠胚胎背部皮肤的基因表达水平。GATA-3是毛发形态形成时期被打开的基因之一。进一步的研究揭示GATA-3 蛋白在毛囊的IRS细胞中大量表达。
根据这一发现以及对GATA-3作为调控免疫系统细胞分化的总调控基因的了解,研究人员认为GATA-3很有可能起着引导表皮干细胞分化为IRS细胞的作用。
为研究GATA-3在毛囊形态发生中的确切作用,Fuchs博士和他的同事将焦点对准了一个缺失GATA-3的小鼠品系,观察这些小鼠存在什么缺陷。但由于GATA-3缺失小鼠在毛囊产生前就在子宫中死亡了,Fuchs 博士和他的同事用一种药物帮助这些胚胎存活到18.5天,此时至少胡须已经成熟。如研究人员所料,这些靠药物方法得以幸存的GATA-3缺失小鼠毛囊发育的确存在一些异常。
Fuchs和他的同事发现,GATA-3缺失小鼠无法产生IRS细胞,因此产生的毛发具有严重的结构异常。
药物幸存小鼠的胡须毛囊怪异地弯曲着,显示出不规则的增厚,而且突破皮肤的时间延迟。相对于异常的胡须而言,这些幸存小鼠剩下的表皮部分似乎功能正常。
当Fuchs博士和他的同事将药物幸存小鼠的北部皮肤移植到GATA-3正常小鼠从而使毛囊有更多时间发育时,研究人员注意到小鼠的毛进一步扭曲了。GATA-3缺失的皮肤移植体无法长成正常的皮毛。几乎过了一个月后,GATA-3缺失的移植皮肤只发育为短短的毛茬。而且,最终出现的短而且厚,表皮形状不规则。
“这些研究使我们对毛囊发育的关键因素有了进一步了解。过去几年里,我们以及该领域的其他科学家已经识别出毛囊形成的关键信号。现在我们又发现了产生通道的一个重要因子,这个因子一定与毛发协调发育。另外,这些发现还为骨髓以及皮肤中的干细胞在机体中是如何分化的提供了新线索。”(生物通编译)