意外发现皮肤机械强度相关蛋白质也能控制细胞信号

UT西南研究人员调查了皮肤细胞中角蛋白中间丝的活性，角蛋白中间丝对伤口愈合是不可或缺的。

　　

由德克萨斯大学西南医学中心的研究人员领导的一项研究表明，赋予人类皮肤机械强度的一个广泛的蛋白质家族似乎也组织了控制皮肤细胞活动的分子信号。他们的研究结果发表在《Developmental Cell》杂志上，可能会带来对抗一系列皮肤疾病的新方法，包括溃疡和皮肤癌。

Benjamin Nanes，德克萨斯大学西南分校Lyda Hill生物信息系皮肤病学助理教授。

“为什么皮肤需要这么多蛋白质及其复杂的表达模式来提供机械强度，这一点一直不清楚。人们一直对这些蛋白质的其他功能非常感兴趣，我们终于开始得到答案，”医学博士、医学博士、德克萨斯大学西南分校Lyda Hill生物信息学助理教授Benjamin Nanes说。Nanes博士在生物信息学主席兼教授、细胞生物学教授Gaudenz Danuser博士的指导下领导了这项研究，Gaudenz Danuser博士是这项研究的资深作者。

Nanes博士解释说，皮肤的机械强度来自角蛋白中间丝(KIFs)，这是一种绳索状的蛋白质，在皮肤细胞内部纵横交错，形成细胞之间的连接。这个蛋白质家族包括54个成员，细胞根据环境以不同的组合产生这些成员。例如，当皮肤受伤时，K6A、K6B、K6C、K16和K17等KIFs的丰度比其他KIFs增加的比例更高。然而，由于皮肤的强度在不同的情况下大致保持不变，因此对KIF家族中如此多不同成员的需求以及它们相对丰度的变化影响伤口愈合等过程的方式尚不清楚。

Gaudenz Danuser博士是德克萨斯大学西南分校Lyda Hill生物信息学系主任和教授，也是细胞生物学教授。他是Patrick E. Haggerty基础生物医学科学杰出主席。

科学家们经常通过突变或删除负责制造特定蛋白质的基因来研究它们的作用。然而，Nanes博士说，使用这种策略研究KIFs只会削弱皮肤，使它们无法将提供机械强度的作用与其他可能的作用分开。为了避免这个缺点，他和他的同事们对两批皮肤细胞进行了基因工程改造:一批制造了更多与伤口相关的KIF K6A，另一批制造了更多与完整皮肤相关的KIF，称为K5。在让这些细胞生长成皮肤类器官，形成典型的天然皮肤层后，研究人员比较了这些类器官中的细胞的行为。

他们发现，K6A含量较高的细胞比K5含量较高的细胞更容易迁移，从而使它们能够更好地愈合皮肤类器官中产生的伤口。然而，细胞迁移依赖于一种叫做肌球蛋白马达的不同蛋白质，这种蛋白质产生牵引力所需的力量。肌凝蛋白马达的运作与KIFs没有直接联系。

进一步调查表明，K6A的相对丰度改变了激活肌凝蛋白的分子开关的操作;更多的K6A触发更多的肌凝蛋白，从而促使细胞漫游。较少的K6A使这些电机无法启动。

虽然目前还不完全清楚为什么K6A能够更有效地开启肌凝蛋白，但丹泽博士推测，不同的KIFs可能是参与细胞控制的分子聚集并形成开启或关闭某些活动所必需的复合物的场所。

“通过充当不同信号分子聚集的平台，KIFs可以增加这些分子相遇的机会，从而触发细胞中的各种功能，”他说。

Nanes博士计划在未来的研究中验证这一假设，并研究其他可能依赖于KIFs的分子开关。