中国农大PLOS解析脱发分子机制

五月二十八日，中国农业大学生物学院于政权博士带领的课题组在国际著名学术期刊《PLOS Genetics》发表一项研究，探讨了脱发的分子机制，表明一个高度保守的microRNA——miR-22，是从毛囊生长期到衰退期过渡的关键因子，因此可作为脱发疾病治疗的一个新靶标。

　　

生物通报道：今年三月份，中国农业大学生物学院农业生物技术国家重点实验室的于政权博士，与美国宾夕法尼亚大学的研究人员合作，发现了结肠癌的一个新元凶——一种称为MSI2的蛋白质。他们的研究结果，为结直肠癌的干预治疗提供了新靶点，并增强了我们对于癌症发生、发展复杂性的认识。这项结果发表在国际知名期刊《Nature Communications》，生物通也做过相关的报道，中国农大等发现结肠癌的新元凶 。

五月二十八日，于政权博士带领的课题组又在国际著名学术期刊《PLOS Genetics》发表题为“Post-transcriptional Regulation of Keratinocyte Progenitor Cell Expansion, Differentiation and Hair Follicle Regression by miR-22”的重要成果。这项研究探讨了脱发的分子机制，表明一个高度保守的microRNA——miR-22，是从毛囊生长期到衰退期过渡的关键因子，因此可作为脱发疾病治疗的一个新靶标。

人类毛发生长是有周期性的，每个毛囊（Hair follicles）都会经历生长期（anagen）、衰退期（catagen）和休眠期（telogen）。毛囊周期相关基因的异常调控，可能会导致人类毛发生长障碍。毛囊是由毛杆、毛凸、毛球、毛乳头、毛基质以及毛乳头的间充质细胞组成。上皮细胞和间质细胞之间的相互作用，是适当的头发发育和毛囊周期所必需的。

在毛发生长期，毛乳头位于毛囊的近端，靠近头发的干细胞龛称为毛凸。来自密集的毛乳头的信号，可诱导毛囊干细胞的增殖，从而引起毛胚的向下延伸，在那里它最终包裹住皮乳头，并触发毛发基质的形成。几个重要的信号通路，包括Wnt和BMP，在头发的分化过程中发挥重要作用。此外，在毛发生长期，许多转录因子也促进头发的生长分化，包括GATA3、CUTL1、LEF1、DLX3、MSX2、Foxn1、TCF3和HOXC13。

与生长期相反，衰退期是毛囊的生理性退化。毛囊可迅速退化并缩短，直到它再次临近凸起区域的毛囊干细胞库。这个过程可能会被各种各样的刺激引发。而一些促进衰退期的细胞凋亡触发因子已经得以确定，包括Bcl2/Bax、p53、p57和转化生长因子TGF-β1、TGF-β2ββ，但是，一旦进入衰退期并保持在休眠期，驱动生长期的刺激信号如何被终止，我们还知之甚少。

MicroRNAs是一种小的、类似于siRNA的分子，由高等真核生物基因组编码，在许多生物过程中起着重要的作用，包括毛囊发育，数以百计的microRNAs在皮肤中表达。通过microRNA加工酶DGCR8、Drosha和Dicer的基因缺失，可整体去除microRNA的活性，表明miRNA对于胚胎和成年毛囊发育都很关键。

Firefly™水凝胶颗粒，采用独特杂交后连接的设计对目标miRNA进行荧光标记。

在生长期条件性地去除Drosha和Dicer，可引起衰退期和卵泡降解的失效，从而说明microRNA对于生长期到衰退期的过渡起着关键作用。然而，在这个过程中所涉及的特定microRNA是未知的。最近，很多报道都已经证明，一些特定microRNA对毛发的发育起着功能性作用，包括miR-24、miR-125b、miR-31和miR-205，因此，开始出现了一个调节毛囊发育的microRNA网络。

这项研究表明，一个高度保守的microRNA——miR-22在衰退期显著上调，在静止期达到高峰。研究小组采用体内功能获得和功能缺失实验发现，miR-22过度表达，可通过促进毛囊生长期到衰退期的过渡，引起脱发，miR-22的缺失可延迟进入衰退期，并促进从静止期到生长期的过渡。miR-22的异常激活可导致脱发，因为抑制了一个毛发角化细胞的分化程序和角化细胞祖细胞扩张，以及促进了细胞凋亡。

在分子水平上，该研究表明，miR-22可直接抑制表型角蛋白基因上游的许多转录因子，包括Dlx3、Foxn1和Hoxc13。研究人员得出结论，miR-22是毛发周期一个关键的转录后调控因子，可能是毛发生长治疗性调整的一个新靶标。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Post-transcriptional Regulation of Keratinocyte Progenitor Cell Expansion, Differentiation and Hair Follicle Regression by miR-22
Abstract: Hair follicles (HF) undergo precisely regulated recurrent cycles of growth, cessation, and rest. The transitions from anagen (growth), to catagen (regression), to telogen (rest) involve a physiological involution of the HF. This process is likely coordinated by a variety of mechanisms including apoptosis and loss of growth factor signaling. However, the precise molecular mechanisms underlying follicle involution after hair keratinocyte differentiation and hair shaft assembly remain poorly understood. Here we demonstrate that a highly conserved microRNA, miR-22 is markedly upregulated during catagen and peaks in telogen. Using gain- and loss-of-function approaches in vivo, we find that miR-22 overexpression leads to hair loss by promoting anagen-to-catagen transition of the HF, and that deletion of miR-22 delays entry to catagen and accelerates the transition from telogen to anagen. Ectopic activation of miR-22 results in hair loss due to the repression a hair keratinocyte differentiation program and keratinocyte progenitor expansion, as well as promotion of apoptosis. At the molecular level, we demonstrate that miR-22 directly represses numerous transcription factors upstream of phenotypic keratin genes, including Dlx3, Foxn1, and Hoxc13. We conclude that miR-22 is a critical post-transcriptional regulator of the hair cycle and may represent a novel target for therapeutic modulation of hair growth.