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发布日期:2023/10/14 0:00:00

欲对生命过程、健康或疾病的机制有准确和全面的了解,需要对其涉及的所有蛋白质及其他生命分子的生物学特征有全面的认识,包括编码蛋白的基因、基因表达调控网络、基因产物即蛋白分子本身的理化特征和生物学功能等。据综合分析,人类基因组共有大约19000~22000条编码蛋白的基因,另有约16000条pseudogenes和2000~18000条非蛋白编码基因[1]。单就蛋白编码基因而言,目前仅对其中一部分有或多或少的研究,对另外一些基因则所知甚少,甚至有些基因还完全未被触及。在基因库或蛋白质库中仅以predicted/hypothetical即推测基因或蛋白命名或注册。专门对基因功能注释进行分析汇总的PANTHER (Protein Analysis Through Evolutionary Relationships),在其2020年12月发布的v16.0版本中[2],包含了各主要基因库收录人类基因共20595条,其中仅有12043条基因(占总数的60%)所提供的信息允许对其功能进行注释或分类,而另外40%基因则因信息有限以至于无法分类。况且,对有些基因的注释,仅仅是根据对其序列的生物信息学分析所“预测”的结果而没有任何实验性的验证。换言之,目前对疾病发病机制的认识和据此提出的治疗方案,是在忽略了那些“未知”或“冷门”基因的前提下得出的,注定是不全面的、甚至可能是错误的。因此,对那些尚未被认识或重视的冷门基因进行拓荒研究,对全面揭示健康与疾病的分子机制,具有重要价值。特别是,近些年随着各种高通量研究技术的普及,产生海量的数据中也包含着这些冷门或未明基因的信息,采用适当的方法学对这些信息进行整合,辅以针对性实验验证,有望挖掘出新的具有重要功能的基因。

报道了MXRA7通过协同波形蛋白调节真皮成纤维细胞功能、促进创面愈合。他们利用MXRA7缺陷小鼠,通过建立小鼠耳洞创伤模型,明确了MXRA7参与了伤口愈合过程,进一步通过体外培养系统,证实了MXRA7影响真皮成纤维细胞的生物学功能及具体的作用机制。该研究鉴定出了一个与伤口愈合相关的新靶点,为促进伤口愈合的治疗提供了全新的思路。

 

 

作者首先利用小鼠耳洞创伤模型探讨 MXRA7在创面愈合中的潜在作用。在野生型小鼠受伤区域再生组织的皮肤团块中,成纤维细胞对 MXRA7染色明显加深,的蛋白质印迹分析显示,MXRA7表达在受伤后组织中显着增加。在MXRA7缺陷(MXRA7-/-)小鼠中,其耳洞伤口愈合明显慢于WT小鼠。MXRA7-/-小鼠中的再生组织表现出较少的新生血管、炎性浸润及胶原沉积(图1),同时编码胶原蛋白,基质金属蛋白酶和肌成纤维细胞分化相关基因的表达均下调。上述结果表明,MXRA7在维持正常的伤口愈合过程中具有重要作用,可能是创伤愈合过程的启动子或增强子。

 

图1 MXRA7/小鼠的伤口愈合受到阻碍

(图源:Shen Y, et al,Inflamm Regen. 2023)

 

随后结合公共数据,作者推测 MXRA7可能在伤口愈合过程中对真皮成纤维细胞起重要作用。他们从相同年龄的小鼠中分离出真皮成纤维细胞进行体外比较,发现MXRA7-/-小鼠成纤维细胞的增殖潜力、迁移能力及粘附能力均受到损害,MXRA7-/-成纤维细胞中胶原蛋白、基质金属蛋白酶蛋白及纤维连接蛋白和αSMA表达都明显下降(图2)。表明MXRA7影响真皮成纤维细胞增殖、迁移、粘附等与伤口愈合密切相关的生理功能。

 

图2 MXRA7缺乏导致真皮成纤维细胞功能受损

(图源:Shen Y, et al,Inflamm Regen. 2023)

 

为进一步明确MXRA7影响成纤维细胞增殖、迁移等功能的具体机制,作者利用Pull-down实验、CoIP实验及免疫荧光实验,证实了波形蛋白(Vimentin)与MXRA7存在互作关系。利用蛋白质印迹发现,MXRA7-/-成纤维细胞中JNK、P38和STAT3/STAT5通路受损,而向细胞培养物中添加外源重组rmMXRA7蛋白后,这些通路的激活得以恢复;若同时加入抗Vim抗体则阻断rmMXRA7对上述通路激活的挽救作用(图3)。这些结果表明,MXRA7结合波形蛋白通过p38/JNK和STAT3信号通路协调成纤维细胞增殖等功能促进伤口愈合。

 

图3 MXRA7蛋白与波形蛋白的直接相互作用

(图源:Shen Y, et al,Inflamm Regen. 2023)

 

文章结论与讨论,启发与展望

正常的伤口愈合对维持机体稳态十分重要。但是,目前伤口愈合的具体机制及涉及的相关分子通路仍有诸多不明确。因此,寻找、鉴定与伤口愈合相关的新靶点并围绕其在修复过程中的机制开展探索具有重要意义。本文中,该团队明确了MXRA7是参与皮肤伤口愈合中的一个新角色,该基因能明显影响真皮成纤维细胞的多种生物学功能。同时,MXRA7和Vim之间直接相互作用也为剖析胞浆MXRA7蛋白的作用提供了一个理想的起点。该研究进一步丰富了对MXRA7生物学功能的认识,但相比于一条基因所涉及的各种属性和信息的总量,目前对MXRA7的了解还刚刚起步。王宜强表示,盼望该文章的发表能吸引更多同道关注MXRA7基因及其各种生物学特征,或以MXRA7为代表,参与到寻找、鉴定、研究、认识“新基因”的工程中。

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