TRPV3基因对角质细胞增殖分化的影响及其在角化性皮肤病中的作用机制研究

Transient receptor potential vanilloid 3 (TRPV3) is a kind of cationic channel proteins, which mainly expressed in the membrane of human epidermal keratinocytes. Studies showed that TRPV3 can affect skin sensory conduction, keratinocytes proliferation, differentiation and hair growth. In our previous study, we found TRPV3 gene mutation is the pathogenesis of a familial focal palmplantar keratoderma (FPPK). There are also studies reported that TRPV3 gene mutations can lead to Olmsted syndrome, a kind of severe hyperkeratosis skin disease, but the functional mechanism of TRPV3 mutations on keratinocytes proliferation and differentiation and result in skin hyperkeratosis and dysfunction is not clear. Therefore, in this study, we intend to use a new RNAi knock-out technology-CRISPR to construct the TRPV3 gene mutation vector and cell models, then to detect the differentially expressed genes in transfected cells and keratoderma tissues on the whole genome level by using microarray. Further using isobaric tag for relative and absolute quantitation( iTRAQ) combined with mass spectrometry to identify the proteins interaction with TRPV3. Moreover, we will find the signal transduction pathways of keratinocytes proliferation and apoptosis processes and build a gene regulatory network and protein interaction network through KEGG pathway analysis and functional enrichment analysis, which have close relationship with keratoderma. These results will reveal the mechanism of TRPV3 in keratoderma and provide a scientific basis for discovering new drug targets and gene therapy

瞬时感受器电位香草素受体亚家族3(TRPV3)是一种阳离子通道蛋白，主要在人体表皮角质细胞膜表达，可影响皮肤感觉传导、角质细胞增殖分化和毛发生长。本项目前期研究发现TRPV3基因突变是一家族性局灶型掌跖角化病的致病原因，亦有报道TRPV3基因突变导致角化性皮肤病Olmsted综合征，但是TRPV3在皮肤角化过度和功能障碍中的作用机制未明。本项目拟采用CRISPR基因敲除技术构建TRPV3基因缺失和突变的角质细胞模型，然后用微阵列方法检测细胞模型和角化性皮肤组织中差异性表达的基因；采用iTRAQ技术结合质谱分析鉴定与TRPV3相互作用的蛋白；并通过KEGG生物通路分析和功能富集分析明确与角质细胞增殖、凋亡相关的信号转导通路, 构建与角化性皮肤病密切相关的基因和蛋白互作网络模块。研究结果不仅能揭示TRPV3基因在角化性皮肤病中的作用机制，并为发现新的药物靶点以及进行基因治疗提供理论依据。

瞬时感受器电位香草素受体亚家族3(TRPV3)是一种阳离子通道蛋白，主要在人体表皮角质细胞膜表达，可影响皮肤感觉传导、角质细胞增殖分化和毛发生长。本项目前期研究发现TRPV3基因突变是一家族性局灶型掌跖角化病的致病原因，亦有报道TRPV3基因突变导致角化性皮肤病Olmsted综合征，但是TRPV3在皮肤角化过度和功能障碍中的作用机制未明。本项目采用CRISPR基因敲除技术构建TRPV3基因缺失和突变的角质细胞模型，然后用微阵列方法检测细胞模型和角化性皮肤组织中差异性表达的基因；采用iTRAQ技术结合质谱分析鉴定与TRPV3相互作用的蛋白；并通过KEGG生物通路分析和功能富集分析明确与角质细胞增殖、凋亡相关的信号转导通路, 构建与角化性皮肤病密切相关的基因和蛋白互作网络模块。. 结果发现显示突变的TRPV3使离子通道活性增强，钙离子内流增加导致细胞凋亡。TRPV3功能失调可以干扰多个皮肤角蛋白细胞的增殖和分化过程，在局灶性掌跖角化病的发病中起重要作用。转录组差异性表达分析发现62个显著差异表达的mRNA和27个显著差异表达的lncRNA，研究发现TRPV3的突变可能通过调节LINC00244、XLOC_002129、XLOC_012338等中心lncRNA的表达水平，调控下游靶基因的表达从而参与角化型皮肤病的发生发展，这些靶基因可能与TRPV3基因在调节角质细胞增殖分化、毛囊发育、维持正常的皮肤屏障功能以及介导热痛痒觉方面发挥着重要的作用。进一步用多算法筛选和挖掘与TRPV3突变相关的4个关键基因（FOS、EGR1、ATF3、EGR2），并通过KEGG生物通路分析和功能富集分析明确与角质细胞增殖、凋亡相关的信号转导通路, 构建了与角化性皮肤病密切相关的基因和蛋白互作网络模块。研究结果不仅深入揭示了TRPV3基因在角化性皮肤病中的作用机制，并为发现新的药物靶点以及基因治疗提供了科学的理论依据，有较重要的社会和经济价值。