Wnt10b調(diào)控動(dòng)物毛囊周期的概述

程曉印，姜懷志

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118）

Wnt10b調(diào)控動(dòng)物毛囊周期的概述

程曉印，姜懷志?

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118）

Wnt10b作為Wnt家族重要成員之一,是通過(guò)經(jīng)典WNT信號(hào)通路發(fā)揮作用，在動(dòng)物絨毛的生長(zhǎng)、發(fā)育和周期維持等過(guò)程均發(fā)揮重要作用，通過(guò)研究Wnt10b在毛囊各發(fā)育周期的表達(dá)規(guī)律，有利于揭示該基因?qū)q毛細(xì)度、被毛密度、長(zhǎng)度、S/P等指標(biāo)的影響機(jī)制。本文介紹了wnt10b基因的發(fā)現(xiàn)、分子結(jié)構(gòu)、調(diào)控機(jī)制、生物學(xué)功能及其在動(dòng)物毛囊生長(zhǎng)發(fā)育中的作用機(jī)理，為今后改良和提高動(dòng)物毛發(fā)品質(zhì)提供理論基礎(chǔ)。因此，wnt10b的研究也成為動(dòng)物毛囊形態(tài)的發(fā)生和周期生長(zhǎng)的調(diào)控提供新方向。

Wnt10b；性狀；機(jī)制

毛囊作為哺乳動(dòng)物最為重要的器官，具有周期生長(zhǎng)特性，毛囊的周期分為生長(zhǎng)期、退行期、休止期，在休止期，毛囊由于受到某些因素（如光照、溫度）的刺激而進(jìn)入生長(zhǎng)期，在生長(zhǎng)期，再受到光照、溫度、激素等刺激而進(jìn)入退行期，如此周而復(fù)始的伴隨著動(dòng)物的整個(gè)生命周期。由于毛囊在整個(gè)生命周期具有周期性生長(zhǎng)特性，為研究毛囊增殖、分化、凋亡及干細(xì)胞等重要生命科學(xué)問(wèn)題的良好模型[1]。毛囊性狀和組織結(jié)構(gòu)決定著動(dòng)物被毛的品質(zhì)和產(chǎn)量，其周期性變化決定著毛發(fā)周期性的生長(zhǎng)與脫落，而動(dòng)物毛囊發(fā)育是一個(gè)復(fù)雜的精細(xì)調(diào)節(jié)過(guò)程，受多種基因調(diào)控，其中Wnt/β-cateni n是調(diào)控毛囊發(fā)育的重要信號(hào)通路之一，而Wnt10b作為經(jīng)典Wnt家族的重要成員，對(duì)哺乳動(dòng)物發(fā)揮誘導(dǎo)毛囊周期性再生起重要誘導(dǎo)作用，因此研究Wnt10b在動(dòng)物囊周期調(diào)控的機(jī)理對(duì)于提高哺乳動(dòng)物生產(chǎn)性能至關(guān)重要。

1 Wnt10b的發(fā)現(xiàn)

關(guān)于Wnt家族的由來(lái)，最早于1982年由N usse等[2]首次報(bào)道，當(dāng)時(shí)稱i nt基因，是由果蠅中的Wingless和小鼠中的Int兩個(gè)同源蛋白共同組成，后來(lái)將其合稱Wnt。Wnt10b是Adam son等[3]提取出來(lái)的，命名Wnt12。Lee F等在研究小鼠乳腺腫瘤病毒（mm TV）插入位點(diǎn)時(shí)又發(fā)現(xiàn)同樣的基因，后來(lái)被改為Wnt10b，1995年Lee F等在研究發(fā)現(xiàn)Wnt10b被激活后可誘導(dǎo)小鼠乳腺癌中克隆出一種原癌基因，原癌基因被激活后可誘導(dǎo)小鼠誘發(fā)乳腺腫瘤[4]。后來(lái)經(jīng)人們進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)Wnt基因家族對(duì)生命體的生長(zhǎng)維持具有及其重要的作用。Wnt家族包括19個(gè)成員，包括Wnt1、Wnt2、Wnt3a、Wnt5a、Wnt10b等19個(gè)成員，其中Wnt10b是其家族重要成員之一，是一種分泌性糖蛋白，對(duì)哺乳動(dòng)物毛囊再生、生長(zhǎng)、發(fā)育都具有重要的調(diào)控作用。

2 Wnt10b的結(jié)構(gòu)

Miller[5]研究發(fā)現(xiàn)Wnt家族蛋白是由350至390個(gè)氨基酸構(gòu)成，在幾乎平行的位置含有23或24個(gè)保守的半胱氨酸殘基，包含一段疏水的信號(hào)肽，同時(shí)還含有帶二硫鍵的半胱氨酸；對(duì)于含有二硫鍵的半胱氨酸在生物體中起到的作用未見(jiàn)報(bào)道。做為Wnt家族重要成員之一的Wnt10b基因位于動(dòng)物第15號(hào)染色體上，與相同染色體位置的Wnt1基因緊密連接[6]；在氨基酸序列上Wnt10b是同源性高達(dá)96%的同源片段，與Wnt10a具有62%的同源性，其分子量為43 KD，由389個(gè)氨基酸編碼的m RN A構(gòu)成，在N-末端攜帶一個(gè)信號(hào)肽，連接信號(hào)肽的是兩個(gè)絲氨酸糖基，分子內(nèi)含有24個(gè)半胱氨酸的序列[7]，各組成部分緊密連接構(gòu)成了Wnt10b的基本構(gòu)架。劉維等[8]在研究絨山羊Wnt10b基因表達(dá)時(shí)，對(duì)該基因進(jìn)行測(cè)序，測(cè)序得到部分山羊Wnt10b序列，該序列由171個(gè)核苷酸組成，其中含鳥苷酸（G）57個(gè)、胞苷酸（C）59個(gè)、胸嘧啶（T）30個(gè)、腺嘧啶（A）25個(gè)。

3 Wnt10b的調(diào)控機(jī)制

Wnt家族包括多條信號(hào)通路，常見(jiàn)的有三條，包括經(jīng)典Wnt/β-cateni n信號(hào)通路、Wnt/PCP信號(hào)通路、Wnt/Ca2+信號(hào)通路，每條信號(hào)通路都具有不同的調(diào)控功能，諸多研究結(jié)果表明，Wnt10b是通過(guò)經(jīng)典Wnt/β-cateni n信號(hào)通路發(fā)揮作用的[9]，當(dāng)Wnt信號(hào)通路被激活時(shí)，Wnt10b基因通過(guò)自分泌或者旁分泌與Fri zzl ed受體和LRP5/LRP6受體結(jié)合，經(jīng)過(guò)磷酸化，抑制APC、GSK-3D等組成的復(fù)合物激酶的活性，引起β-cateni n在細(xì)胞內(nèi)的積累，激活細(xì)胞核內(nèi)Dsh蛋白，并進(jìn)入細(xì)胞核與T細(xì)胞因子（TCF），淋巴細(xì)胞增強(qiáng)因子家族的轉(zhuǎn)錄因子形成復(fù)合激活下游基因的轉(zhuǎn)錄，使β-cateni n大量進(jìn)入核內(nèi)[10]，誘導(dǎo)了毛囊周期性再生和生長(zhǎng)發(fā)育，在整個(gè)調(diào)控過(guò)程中Wnt10b參與調(diào)控動(dòng)物的毛囊生長(zhǎng)、再生的作用，在毛囊胚胎發(fā)育時(shí)高表達(dá)，促進(jìn)毛發(fā)的生長(zhǎng)，參與毛囊周期的維持。

4 Wnt10b在動(dòng)物毛囊的周期性的變化中的作用機(jī)制

毛囊作為動(dòng)物表皮的重要器官，它控制著被毛的生長(zhǎng)和再生，生長(zhǎng)出的毛發(fā)對(duì)于維持動(dòng)物體體表溫度、提高動(dòng)物的疏水性等均起到重要的作用，同時(shí)還具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值（如鵝毛、羊毛等），Wnt10b作為調(diào)控毛囊生長(zhǎng)和周期性再生重要的基因，對(duì)影響動(dòng)物的被毛質(zhì)量、提高經(jīng)濟(jì)價(jià)值具有重要的研究空間。

4.1 Wnt10 b與胚胎的發(fā)育 研究Wnt10b在胚胎發(fā)育中調(diào)控毛囊的調(diào)控機(jī)理，有利于揭示胎兒期毛囊的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律。孫遠(yuǎn)等[11]通過(guò)免疫組化和熒光定量PCR，研究了鵝胚胎期皮膚中的Wnt10b的表達(dá)規(guī)律，在定位表達(dá)中發(fā)現(xiàn)Wnt10b基因在胚胎期第11天表皮和真皮中都有表達(dá)，而真皮和表皮共同形成毛基板，由此發(fā)現(xiàn)Wnt10b基因?qū)γ宓男纬善鸫龠M(jìn)作用；同時(shí)該基因在胚胎期13 d的羽芽中表達(dá)，羽芽作為毛囊形成和發(fā)育的重要標(biāo)志，可促進(jìn)毛囊的形成和發(fā)育。在定量表達(dá)中，Wnt10b在胚胎期第17天和第19天表達(dá)量相對(duì)較高,第18胚齡是鵝次級(jí)毛囊開(kāi)始發(fā)育時(shí)期，推測(cè)在次級(jí)毛囊發(fā)育過(guò)程中，Wnt10b對(duì)于促進(jìn)毛囊的發(fā)育起到重要的作用。

Christiansen等[12]以不同日齡的胚胎鼠為試驗(yàn)材料，利用原位雜交技術(shù)，檢測(cè)到在10.5 d以下胚胎小鼠中，Wnt10b沒(méi)有出現(xiàn)表達(dá)；胚胎12.5 d時(shí)，在小鼠的觸須毛囊中檢測(cè)到Wnt10b開(kāi)始大量表達(dá)，查閱資料發(fā)現(xiàn)，小鼠胚胎12.5 d時(shí)，是觸須毛囊開(kāi)始生長(zhǎng)的起始階段，由此得出Wnt10b參與胚胎期毛囊生長(zhǎng)的表達(dá)調(diào)控。

Reddy等[13]又通過(guò)原位雜交研究了Wnt10b在毛囊發(fā)育過(guò)程中的精確表達(dá)。在小鼠胚胎毛囊發(fā)育過(guò)程中，共檢測(cè)到9種Wnt基因參與表達(dá)，其中Wnt10b表達(dá)最強(qiáng)，尤其是14.5 d，Wnt10b在毛囊基板的表達(dá)顯著高于毛囊其他位置。Christiansen等和Reddy等的研究更加推定Wnt10b在小鼠胚胎期對(duì)毛囊生長(zhǎng)具有促進(jìn)的作用。

4.2 Wnt10 b與毛囊的發(fā)育 大量試驗(yàn)表明，毛囊的發(fā)育直接影響動(dòng)物被毛密度、細(xì)度、長(zhǎng)度等指標(biāo)，毛囊的發(fā)育是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，誘導(dǎo)毛囊形態(tài)發(fā)生的因素較多，包括物理、化學(xué)、遺傳等因素，Wnt10b作為影響毛囊形態(tài)發(fā)生的遺傳因素之一，研究Wnt10b調(diào)控毛囊周期的機(jī)制，有利于揭示毛囊細(xì)胞的增殖、分化與凋亡。

紀(jì)影暢[14]利用基因工程重組技術(shù)和RN A干擾技術(shù)，在研究大鼠胚胎毛囊的發(fā)育機(jī)制中證實(shí)，證實(shí)胎鼠早期毛囊發(fā)育啟動(dòng)于胎齡15.5～16 d，結(jié)束出生后第3天；皮膚中Wnt10b蛋白是在蛋白水平上調(diào)控β-cateni n，Wnt10b/β-cateni n信號(hào)通路，并參與啟動(dòng)毛囊形態(tài)的發(fā)生和皮膚的生長(zhǎng)。

2006年，O uj i Y等[15]通過(guò)體外培養(yǎng)，加入外源性Wnt10b蛋白，證明了在小鼠胚胎體外培養(yǎng)時(shí)，外源性Wnt10b可促進(jìn)皮膚的毛囊發(fā)育，后來(lái)他又通過(guò)組織胚胎技術(shù)和皮膚體外培養(yǎng)技術(shù)發(fā)現(xiàn)Wnt10b直接啟動(dòng)毛囊的發(fā)育[16]，這與紀(jì)影暢等研究結(jié)果一致，他們共同揭示出Wnt10b可啟動(dòng)毛囊的發(fā)育。

4.3 Wnt10 b與毛囊周期性生長(zhǎng) 毛囊的周期性生長(zhǎng)與維持受諸多因素影響，Wnt10b作為影響毛囊周期變化的重要因素之一，不僅促進(jìn)毛囊的發(fā)育，也參與毛囊周期維持的全過(guò)程，Wnt10b是通過(guò)經(jīng)典的Wnt10b/β-cateni n信號(hào)通路發(fā)揮作用。在內(nèi)蒙古絨山羊的毛囊研究中，Wnt10b在1月份、3月份、5月份和9月份均有表達(dá)，即退行期、休止期、興盛前期、興盛期均有表達(dá)，并且9月份（興盛期）的表達(dá)量最高，退行期、休止期表達(dá)較低，麗春等[17]研究發(fā)現(xiàn)Wnt10b在內(nèi)蒙古絨山羊皮膚中的表達(dá)具有規(guī)律性，與毛囊的生長(zhǎng)和周期維持密切相關(guān)。

在皖系長(zhǎng)毛兔（家兔）毛囊研究中，Wnt10b在0～2周齡的相對(duì)表達(dá)量顯著升高（0～2周齡是生長(zhǎng)旺盛期），在4周齡時(shí)顯著下降（4周齡為第一次換毛期），孫露露等[18]的研究發(fā)現(xiàn)Wnt10b在皖系長(zhǎng)毛兔（家兔）的毛囊生長(zhǎng)中具有一定的調(diào)節(jié)作用，通過(guò)誘導(dǎo)毛囊的發(fā)育促進(jìn)其生長(zhǎng)，這與麗春等在研究?jī)?nèi)蒙古絨山羊皮膚的表達(dá)一致。

5 小結(jié)

Wnt10b作為Wnt家族的重要成員，對(duì)動(dòng)物的毛囊生長(zhǎng)發(fā)育及周期性變化起著重要的調(diào)控作用，揭示其在細(xì)度等性狀的調(diào)控機(jī)理有利于提高動(dòng)物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生產(chǎn)性能，也為動(dòng)物的選種、繁育提供理論依據(jù)，細(xì)度是經(jīng)濟(jì)性狀的重要衡量指標(biāo)；但目前的研究尚局限于少數(shù)動(dòng)物中，尤其是鼠的毛囊發(fā)育研究相對(duì)較多，而對(duì)具有重要毛用（絨用）經(jīng)濟(jì)價(jià)值的家養(yǎng)動(dòng)物如細(xì)毛羊、水貂等的研究相對(duì)較少，其具體的作用機(jī)制亦需進(jìn)一步揭示。

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The review of Wnt10b to control animals hair follicle cycle

Cheng Xiaoyin,Jiang Huai zhi*
（Jilin Agricultural University College of animal science and technology, Jilin Changchun 130118）

As one of the most important members of the Wnt family, Wnt10b plays an importantrole in the growth, development and maintenance of the animal's villi through the classical WNTsignaling pathway，and it is helpful to reveal the influence mechanism on the fineness, density,length, S/P of the gene by studying the expression of Wnt10b in the hair follicle development cycle.This research introduces the discovery, molecular structure, regulation and control mechanism,biological function of the wnt10b gene and its mechanism in the animal hair follicle growthand development, and providing the theoretical basis for the future improvement and improve thequality of the animal hair.Therefore, this research privoded a new direction in animal hair follicleand growth cycle.

Wnt10b; Characteristics; Mechanism

R751

A

1672-9692(2016)03-0028-04

2016-02-03

程曉?。?990-），男，碩士研究生，主要從事絨山羊遺傳育種與繁殖方面的研究工作。

姜懷志（1968-），男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事絨山羊種質(zhì)特性與選育的研究。