表皮屏障成熟的关键机制：Flower蛋白依赖性层状体运输调控钙离子依赖性角质形成细胞分化

本研究揭示了hFWE4（Flower蛋白异构体）作为钙离子通道调控表皮层状体（LBs）极性分泌的新机制。研究人员通过多组学分析和超分辨成像，发现hFWE4通过释放细胞内钙库促进TJ组分TROP2等关键屏障蛋白的膜定位，并在Darier病等角化障碍中验证了该通路的临床相关性，为皮肤屏障疾病的治疗提供了新靶点。

　　

皮肤作为人体最大的器官，其屏障功能依赖于角质形成细胞精密的分化程序。在表皮最外层的颗粒层（SG），角质形成细胞会分泌一种特殊的溶酶体相关细胞器——层状体（lamellar bodies, LBs），这些充满脂质和蛋白质的囊泡通过顶端分泌形成保护性屏障。然而，这个关键过程中钙离子（Ca²⁺）信号的精确调控机制，以及相关疾病如Darier病（DD）和Grover病（GD）中屏障功能障碍的分子基础，长期以来是领域内的未解之谜。

美国克赖顿大学医学院生物医学系的研究团队在《Nature Communications》发表的研究，首次揭示了hFWE4蛋白在表皮屏障形成中的核心作用。通过整合CRISPR/Cas9基因编辑、器官型表皮模型、Airyscan2超分辨显微技术和定量质谱分析，研究人员系统解析了hFWE4调控LB运输的分子机制及其在疾病中的病理意义。

关键技术方法包括：1）构建hFWE基因敲除和3xFLAG标记的N/TERT-2G永生化角质形成细胞系；2）建立表皮类器官模型进行屏障功能评估（使用电阻抗谱EIS检测）；3）非变性免疫沉淀结合定量质谱（LFQ-MS）分析hFWE4阳性囊泡的蛋白质组；4）活细胞钙成像（GCaMP6s）监测hFWE4对胞内Ca²⁺动态的影响；5）对DD和GD患者样本进行超分辨免疫荧光分析。

Flower(FWE)在终末分化角质形成细胞中上调并定位于顶端极化囊泡
研究发现hFWE4在表皮上层棘层（SS）和颗粒层（SG）特异性表达，Airyscan2超分辨成像显示其定位于直径140-250 nm的顶端囊泡。分化诱导实验证实hFWE4表达与角蛋白10（K10）、兜甲蛋白（LOR）等分化标志物同步上调，3xFLAG标记实验验证了hFWE4是主要表达亚型。

FWE缺陷型表皮类器官表现出屏障功能障碍
hFWE敲除导致类器官阻抗值显著降低（EIS_diff AUC减少35%），转录组分析显示囊泡功能和脂质代谢相关通路下调。虽然组织结构正常，但类器官中聚丝蛋白（FLG）和LOR阳性颗粒层细胞减少，提示屏障缺陷源于晚期分化异常。

FWE定位于表皮层状体（LBs）并促进其顶端分泌
共定位分析揭示hFWE4与LB标志物corneodesmosin（CDSN）、kallikrein-5（KLK5）等存在显著共定位（Mander系数0.41-0.57）。敲除模型中CDSN和SKALP的顶端极性分布消失，证实hFWE4对LB正确定位的关键作用。

蛋白质组学解析hFWE4阳性囊泡组成及其与LB特异性运输机器的关联
免疫沉淀-质谱鉴定出180个hFWE4相关蛋白，包括V-ATP酶、Rab GTPases和SNARE复合体（STXBP3/VAMP3）。这些蛋白32.2%与已知LB蛋白组重叠，且携带紧密连接（TJ）组分TROP2等膜蛋白。体外分化实验证实hFWE4阳性囊泡源自trans-高尔基网络（TGN），并负载NBD-C6-神经酰胺等LB特征脂质。

异位FWE表达促进LB相关货物（包括紧密连接组分TROP2）的质膜递送
表面蛋白质组学显示hFWE4过表达使471种蛋白膜定位增加，其中25种（如TROP2）与LB运输直接相关。免疫印迹验证hFWE4使TROP2膜定位增加9.3倍，活细胞成像显示二者在运输囊泡中共定位。

hFWE4增强细胞内钙库释放以促进分化角质形成细胞中LB货物的运输
GCaMP6s钙成像显示hFWE4表达使毒胡萝卜素（thapsigargin）诱导的Ca²⁺释放增强2.1倍。BAPTA-AM螯合实验证实Ca²⁺依赖性是hFWE4促进TROP2膜定位的必要条件，且该过程涉及溶酶体Ca²⁺库（GPN敏感性）而非仅内质网储存。

FWE阳性LBs在钙离子处理异常的角化障碍中错位
DD和GD病变皮肤中，hFWE4表达上调2-3倍且失去顶端极性。超分辨成像显示"圆形体"（corps ronds）内FWE/CDSN双阳性囊泡无序堆积，表明钙信号紊乱导致LB分泌障碍是这些疾病的共同特征。

这项研究确立了hFWE4作为LB运输的核心调控因子，其通过释放囊泡内Ca²⁺促进SNARE复合体介导的极性分泌。这不仅解释了表皮屏障建立的关键步骤，还为理解DD、GD等角化障碍提供了新视角——这些疾病中观察到的过早角化可能源于hFWE4阳性LB的分泌阻滞。更广泛地看，hFWE4在不同组织LROs（如神经元突触小泡、CTL溶酶体）中的保守功能提示其可能是跨细胞类型的囊泡运输通用调节模块。该发现为开发针对皮肤屏障疾病的新型治疗策略奠定了分子基础。