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.2009年11月；5（11）：e1000748。
doi:10.1371/journal.pgen.1000748。 Epub 2009年11月26日。

棕榈酰化调节表皮稳态和毛囊分化

Pleasantine Mill公司 1, 安吉拉·W·S·李, 福田裕子, 柳海津美, Masaki Fukata先生, 玛格丽特·凯格伦, 丽贝卡·M·波特, 丽莎·麦基, 伊恩·史密斯, 伊恩·杰克逊
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棕榈酰化调节表皮稳态和毛囊分化

Pleasantine Mill公司等。 PLoS基因. 2009年11月.

摘要

棕榈酰化是一个关键的翻译后修饰，由一系列含有DHHC的棕榈酰酰基转移酶（PAT）介导。与其他脂质修饰不同，棕榈酰化是可逆的，因此经常调节动态蛋白质相互作用。我们发现，小鼠脱毛突变体（dep）是由于PAT，Zdhhc21中的一个氨基酸缺失，导致蛋白质定位错误和棕榈酰化活性丧失。我们检测了Zdhhc21蛋白在皮肤中的表达，发现其仅限于特定的毛发谱系。Zdhhc21功能丧失导致基因表达部位的毛干分化延迟，但也导致远离表达部位的滤泡间表皮（IFE）和皮脂腺增生。毛囊分化的特定延迟与生长繁殖减弱有关，反映在毛干祖细胞中Lef1、核β-catenin和Foxn1水平的降低。在突变IFE增厚的基底室中，磷酸化ERK和细胞增殖增加，表明通过EGFR或整合素相关受体的信号增加，同时关键分化因子Gata3的表达也相应减少。我们表明，参与角质形成细胞分化的Src家族激酶Fyn是Zdhhc21的直接棕榈酰化靶点，在突变卵泡中定位错误。这项研究首次证明了棕榈酰化在哺乳动物组织内稳态调节发育信号中的关键作用。

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数字

图1
图1。鉴定和转基因救援dep（深度）突变。
（A） 根据b-del复数映射dep间隔。什么时候？dep（深度）与b-IOZ缺失突变体（紫色）杂交，后代表现出脱发表型。当与b-46UTHc缺失突变体（黄色）杂交时，脱发表型消失，表明dep（深度）突变位于2个缺失的远端断点之间的基因组间隔内。（B） Zdhhc21蛋白示意图dep（深度）C末端3bp缺失导致单个高度保守的残基，即233位的苯丙氨酸（F）的缺失。含有保守DHHC基序的富含半胱氨酸的结构域在细胞质侧以蓝色显示。（C） BAC克隆RP23-76J17包含完整的基因组序列Zdhhc21公司和证书1成功营救了dep（深度）表型，在6.5周时显示。（D） 转基因dep（深度）突变皮肤的组织学表现正常，毛囊分化的时间也恢复正常。（E） 非转基因突变枯落物控制。
图2
图2。dep（深度）突变破坏Zdhhc2的PAT活性和定位1.
（A）[三【H】个人棕榈酸酯荧光照相术Zdhhc21（野生型，dep（深度）和C120S）HA标记的构建物与eNOS或Lck共同转染到HEK293细胞中。增加合并[三H] 用野生型结构观察到棕榈酸酯进入靶细胞。两个突变体均未显示背景以上的棕榈酰化活性。免疫印迹使用抗HA（Zdhhc21构建物）、抗myc（eNOS）和抗Lck对照进行加载。（B–I）转染野生型（B–E）和dep（深度）（F–I）HA标记的Zdhhc21 cDNA。（B，F）表皮标志物角蛋白14（红色）和抗HA（绿色）抗体染色。虽然野生型蛋白显示出离散和分区定位，但突变蛋白是弥散的。（C，G）顺高尔基网络标记物GM130（红色）和抗HA（绿色）抗体染色。（D，H）转高尔基标记Tgn138（绿色）和抗HA（红色）。（E，I）ER标记PDI（绿色）和抗HA（红色）。
图3
图3。Zdhhc21的表达仅限于有丝分裂后毛囊的分化谱系。
野生型（A–E）和dep（深度）（F） P28生长卵泡。（A） 无处不在的Zdhhc21（红色）表达与AE15（绿色）表达的最外层共定位。（B） 点状Zdhhc21染色（红色）与AE13表达的最外层共定位（绿色：弱于内皮层表达）和（C）Foxn1表达（白色箭头）。（D） IRS角质层每个细胞的Zdhhc21染色单灶（红色：黄色箭头）可见于最内层的Gata3阳性层（绿色）。（E） 在野生型皮肤中，Zdhhc21（红色）的斑点与GM130（绿色）共定位，而在dep突变体中观察到扩散染色（F）。箭头标记单个通道中的相同区域。
图4
图4。Zdhhc21是表皮分化和图案形成所必需的。
dep（深度）突变皮肤在出生后表现出明显的缺陷，这些缺陷与毛发周期的生长阶段有关，包括毛囊分化异常、毛囊间和皮脂腺增生。显示的阶段：生长期P28（A–F）、晚期胚胎形态发生E18.5（G，J）、早期退化期P14（H，K）和休止期P21（I，L）。苏木精和伊红染色（A、D、G–L）。冷冻切片的油红O染色（B，E）。P28尾皮尼罗河红全染色（C，F）。插入图（A）显示P28处“无毛”背部区域的组织学：注意更严重的滤泡表型。填充箭头表示滤泡间表皮，开放箭头表示皮脂腺。
图5
图5。Zdhhc21的缺失破坏了生长期滤泡间表皮增殖和分化之间的平衡。
P28野生型（A、A′、C、D、G、H、K、L）和dep（深度）（B，B′，E，F，I，J，M，N）皮肤。dep（深度）突变体显示K5+（红色）、p63+（绿色）祖细胞室（A-D）扩大。p63+祖细胞（绿色）被扩展成末端分化的K10+（红色）层dep（深度）外地综合行动（D、F）。分化转录调节因子Gata3在基底层和基底层上角质形成细胞中的表达在dep（深度）IFE与增殖性基础磷酸化-ERK信号平行增加（绿色；Gata3，红色；磷酸化-p42/44，G，H）。（G–H〃）合并中感兴趣区域的单个通道，如（G，H）所示。
图6
图6。Anagen信号延迟dep（深度）毛囊。
野生型（A、C、E、G、I）和dep（深度）（B，D，F，H，J）P28背毛囊。出生后头发发育所需的几个关键信号通路在dep（深度）突变体。典型BMP信号（红色；磷酸化-Smad-1/-5/-8，A，B）、非典型BMP/TGF-β信号（红色，磷酸化-p38，C，D）和典型TGF-α信号（红色：磷酸化-Smad-2/-3 E，F）以延迟表达dep（深度）毛囊。下游典型Wnt效应器β-catenin（绿色；β-catentin，G–J）和Lef-1（红色；Lef-1，I，J）的表达和核定位在dep（深度）头发基质和发干（如箭头所示）。在调节生长期毛囊谱系分化的转录因子中，Wnt转录靶点Foxn1的表达在dep（深度）卵泡（绿色；Foxn1 A，B），而Hoxc13在所有卵泡中表达dep（深度）滤泡（绿色；Hoxc13 C，D）。Gata3表示为dep（深度）尽管表达水平可能略有降低。（绿色；Gata3 E、F）。沿着合并面板显示感兴趣区域的单通道，以突出染色。
图7
图7。定位需要Fyn的Zdhhc21棕榈酰化在体外和体内.
（A） 与Fyn:：GFP共转染到HEK293细胞中的所有哺乳动物Zdhhc HA-tagged构建物面板子集的[3H]棕榈酸酯荧光成像。在Zdhhc15、−20和−21中观察到[3H]棕榈酸酯与靶点的结合增加。与Zdhhc21（G2A，最终通道）共转染后，肉豆蔻酰化缺陷型Fyn突变体没有棕榈糖基化。（B–E）HEK293与Fyn:：GFP单独（B）、Fyn:∶GFP和野生型HA标记的Zdhhc21 cDNA（C）、G2A突变体Fyn:。Zdhhc21导致Fyn:：GFP核周堆积增加，这是一个与包括PSD-95和GAP-43在内的其他棕榈酰化靶点定位相关的结构域。G2A突变体Fyn:：GFP（D）没有观察到这种定位。（F–I）野生型（F，H）和去突变体（G，I）P32生长背毛囊中Fyn（红色：F，G）和活性SFK（红色：H–I）免疫染色的共焦图像（0.5µm）。箭头标记了IRS角质层中的感兴趣区域，该区域在单通道图像（F′–I′）中放大，在该图像中，去突变体中IRS角质层细胞之间的膜的Fyn定位丢失。
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参考文献

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