At identificere den niche, der kontrollerer melanocyte differentiering

Søgeord

• stem cell factor (SCF)
• hår pigmentering
• håret stamfader celle
• hårsækken stamceller
• hår matrix
• KROX20

Melanocytter er pigment-producerende celler, som beskytter huden hud mod UV-skader og give farve til hår., For at gøre det, melanocytter producere melanin, et pigment der har en dobbelt funktion: Den absorberer UV-lys, og således beskytter mod DNA-skader, der er fremkaldt af UV-stråling og fungerer som en antioxidant scavenger mod genotoksiske reaktive ilt arter (ROS) (Natarajan et al. 2014). Melanin produceres især endosomale afledte organeller kaldet melanosomer, der, når de er modne, overføres til nærliggende epidermale keratinocytter, hvilket inducerer hud-og hårpigmentering (mort et al. 2015)., Hårpigmentering skyldes virkningen af melanocytter, der er bosiddende i hårmatri .en, og som overfører melanosomer til hårskaftet stamceller, som igen differentieres terminalt for at danne den stærkt keratiniserede og pigmenterede hårstruktur. Hårsækkene (HFs) veksler cykler af vækst og degeneration gennem hele dyrets liv (Blanpain and Fuchs 2009). I musepidermis udtrykker de differentierede melanocytter i HFs c-Kit, tyrosinkinaseceptoren for stamcellefaktoren (SCF) cytokin (mort et al. 2015)., Tidligere undersøgelser identificerede to forskellige populationer af melanocytter baseret på ekspressionen af C-Kit: c-Kit+ melanocytter placeret i hårmatri theen og c-Kit− melanocytter placeret omkring udbulningsområdet, placeringen af HF-og melanocytstamceller (Nishimura et al. 2002; Blanpain og Fuchs 2009). Vedligeholdelsen af hf-melanocytter afhænger af c− Kit-upigmenterede melanocytstamceller, der er bosiddende i HF-udbulningen (Nishimura et al. 2002). Specifikke signaler aktiverer melanocytstamcellerne til at migrere ind i hårmatri .en og differentiere til melaninproducerende celler., Blandt de bedst karakteriserede signalveje, der styrer melanocytfunktioner, aktiverer SCF/C-Kit-signalering melanocytprecursorproliferation, migration og differentiering til pigmentproducerende celler (Botchkareva et al. 2001). Mus med en inaktiverende mutation i c-Kit viste defekter af hårfarve (Reith et al. 1990), og monoklonale antistoffer, der blokerer c-Kit, blokerer hårpigmentering i mindst en hårcyklus (Nishika .a et al. 1991; Botchkareva et al. 2001; Yoshida et al. 2001; Nishimura et al., 2002), der understøtter betydningen af SCF/c-Kit signalvejen for melanocytproliferation, differentiering og hårskaftpigmentering.

på Trods af den velkarakteriserede funktion af SCF/c-Kit signalering vej til at regulere melanocyte differentiering, den cellulære kilde af SCF og den niche, der er involveret i melanocyt differentiering og hår pigmentering være svær at opnå. I dette nummer af gener & udvikling, Liao et al., (2017) rapport identifikation af afkom af håret stamceller udtrykke transskription faktor Krox20 som kilde til Scf, der kræves for melanocyte differentiering og danner den niche, der kræves for hår pigmentering (Fig. 1).

Se større version:

• I dette vindue
• I et nyt vindue

• Download som PowerPoint-Slide

Figur 1.

nichen til hårfollikelpigmentering., I melanocyt modning, melanocyte prækursorer migrere fra deres bule stem cell niche til håret matrix rum. I Matri theen genererer hårakselprecursorer (i grønt) en niche til melanocytdifferentiering ved at producere SCF (i blåt). Melanocytprecursorer (i gul) aktiveres af SCF og differentieres i det øverste rum i hårmatrixen, afgrænset af Auber-linjen. Differentierede melanocytter (i gul med rød kontur) overfører deres melanosomer til pigmentering af hårakselforstadierne (i grønt)., Under modtagelse af melanin differentieres pigmenterede hårakselforstadier (i brun) for at danne den pigmenterede håraksel. Ved at forringe SCF-produktionen i hårakselprecursorer viste efterforskerne blokaden af melanocytdifferentiering i Matri theen, hvilket resulterede i manglen på pigmentering af hårskaftet.

Liao et al., (2017) opdagede, at den betingede knockout (cKO) af videnskabelige komité for levnedsmidler (Scf fl/GFP) i Krox20-afledte celle slægter ved hjælp af en constitutively udtrykt CRE recombinase under kontrol af Krox20 promotor (Krox20CRE) forårsager for tidlig postnatal hår grånende starter ved ∼2 mo. Som Kro .20 udtrykkes i forskellige afstamninger i huden, herunder Sch .ann-celler og Hf-keratinocytter (Gambardella et al. 2000) brugte efterforskerne forskellige CRE-mus til at slette Scf uafhængigt i disse forskellige linjer., Sletning af Scf i Schwann celler eller melanocytter har ingen effekt på hår pigmentering, som udelukker, at kilden til SCF, der fremmer hår pigmentering kommer fra disse slægter. Men sletning af Scf hjælp K14Cre mus, der henvender sig til alle, keratinocytter i den tidlige fase af epidermal udvikling, fremkalder et fuldstændigt tab af pigmentering i den første bølge af HF morfogenese, støtte den forestilling, at Scf udtryk i keratinocytter er forpligtet til at fremkalde hår pigmentering i en ikke-cellulær-autonom måde.,

til At få et bedre indblik i, hvilke specifikke celle delpopulationer i hudens epidermis er ansvarlig for hår pigmentering, undersøgere udførte en omhyggelig tidsmæssige analyse af Krox20 slægt opsporing hjælp Krox20CRE/Rosa26-LacZ mus. De fandt, at på postnatal dag 0 (P0) / P2 markerer Kro .20cre den øverste del af HF, svarende til infundibulumet, der forbinder HF med den interfollikulære epidermis., Senere, i løbet af postnatal udvikling omkring P12, Krox20CRE desuden markerer den ydre rod jakke (ORS) celler og celler i matrixen og precortex, som giver anledning til terminalt differentierede håret. Den relativt sent udtryk for Krox20 i løbet af den første bølge af HF morfogenese forklarer forskellen i den tidsmæssige udseendet af hår grånende fænotype mellem K14CRE Scf cKO mus, som begynder i den første bølge af hår dannelse, der henviser til, at begyndelsen af hår grånende fænotype, der vises i løbet af det andet hår cyklus i Krox20CRE Scf cKO mus.,

brug af Scf-GFP reporter mus kombineret med Kro .20-CRE / Rosa26-Lac.lineage tracing, Liao et al. (2017) viste overbevisende, at Scf udtrykkes i hårakselcellerne og ikke i ORS-celler, hvilket stærkt tyder på, at de Kro .20+ – afledte hårakselceller er hovedkilden til Scf hos voksne mus og udgør nichen til hårpigmentering., I overensstemmelse med denne opfattelse, overexpression af Scf hjælp K14-Scf transgene mus, der—som udtrykt membran-bundet Scf i alle K14-udtrykkende celler, der omfatter den basale keratinocytter fra interfollicular epidermis og alle øvre og nedre regioner i den yderste PERIFERI celler, men ikke de hår matrix og håret celler—ikke til at redde hår grånende fænotype i K14CRE og Krox20CRE Scf cKO mus.

for at afgøre, om Scf-sletning forringer melanocytvedligeholdelse, migration eller differentiering, Liao et al. (2017) undersøgte tilstedeværelsen og differentieringen af melanocytter i HF i fravær af Scf., Dct, en markør for melanocytter, er fuldstændig fraværende i k14cre/Scf cKO-musene og reduceres kraftigt i Kro .20cre / Scf cKO-mus i den nedre HF, inklusive hårmatri .en og hårskaftet, der understøtter SCF ‘ s væsentlige rolle i at fremme DCT-ekspression i melanocytter. Hos vilde mus markerer c-Kit både modne (øvre Matri.og hårskaft) og umodne (nedre Matri.) melanocytter., Det er interessant, i mangel af SCF i alle epidermal slægter (K14CRE/Scf cKO), opdelte c-Kit+ melanocytter var helt fraværende i den opdelte melanocyte rum, der henviser til, at de umodne c-Kit+ melanocyte prækursorer var upåvirket af fravær af Scf, der viser, at Scf er nødvendige for melanocyte terminal differentiering, men har ingen afgørende rolle i at fremme overlevelse og migration af melanocyte prækursorer fra deres bule niche til matrix transit-forstærkede rum.,

afslutningsvis karakteriserer denne undersøgelse grundigt den niche og kilden til Scf, der kræves til Hf-pigmentering, og demonstrerer, at hårakselceller er den vigtigste kilde til Scf, der kræves til melanocytterminaldifferentiering., Fremtidige undersøgelser vil være vigtigt for yderligere at karakterisere de molekylære mekanismer, der regulerer vedligeholdelse af melanocyte stamceller inden for deres bule niche, og de signaler, der aktiverer disse celler på hver runde af hår cyklus og regulere den første migration og udvidelse af melanocyte forstadier, inden de når frem til den nyligt opdagede håret niche, som fremmer deres endelige modning.

• © 2017 Zocco og Blanpain; Udgivet af Cold Spring Harbor Laboratory Tryk på