獨(dú)特色素沉著機(jī)制煙酰胺核苷酸轉(zhuǎn)氫酶介紹

圖 1. 黑色素合成途徑與經(jīng)典“曬黑途徑”
a: 黑色素合成涉及酪氨酸酶基因家族中的 3 種酶，即酪氨酸酶 (TYR)、酪氨酸酶相關(guān)蛋白 1 (TRP-1)、酪氨酸酶相關(guān)蛋白 2 (TRP-2); b: cAMP-MITF-色素沉著途徑

“曬黑”的經(jīng)典途徑：紫外線照射導(dǎo)致角質(zhì)形成細(xì)胞中的 DNA 損傷和 p53 活化，p53 激活 POMC，POMC 前蛋白裂解形成的 α-MSH。α-MSH 與黑素細(xì)胞膜中的 MC1R 結(jié)合，導(dǎo)致 cAMP 增加和 PKA 激活�；钚缘� PKA 使小眼相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子  (MITF) 增加，MITF 轉(zhuǎn)錄進(jìn)而調(diào)節(jié)色素沉著酶，如 TYRP1、TRP2 和酪氨酸酶等。

圖 2. 研究思路

圖 4. NNT 介導(dǎo)的色素沉著機(jī)制
a: siNNT 處理 72 小時(shí)后 UACC257 黑色素瘤細(xì)胞的酪氨酸酶、DCT/TRP2 和 TYRP1 的表達(dá); b: siRNA 轉(zhuǎn)染后 NNT、mMITF 和 TYRP1 的 qRT-PCR 分析; c: Forskolin 處理黑色素瘤細(xì)胞和皮膚組織

改變 NNT 會(huì)影響酪氨酸酶和關(guān)鍵黑色素生成酶的蛋白質(zhì)水平，假設(shè) NNT 會(huì)影響某些黑素體蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。

如圖 5a 顯示，siNNT 顯著增加酪氨酸酶蛋白的穩(wěn)定性，抗氧化劑 (NAC 或 MitoTEMPO) 會(huì)下調(diào)這種穩(wěn)定性 (綠色框)。MG-132 是一種蛋白酶體抑制劑，可阻抑 NNT 過表達(dá)誘導(dǎo)的 UACC257 細(xì)胞酪氨酸酶蛋白穩(wěn)定性降低 (圖5b)。

研究者們還觀察了原代人類黑素細(xì)胞中，NNT 表達(dá)對(duì)黑素體超微結(jié)構(gòu)的影響。如圖 5c 所示，siNNT 導(dǎo)致晚期/色素沉著黑素體 (階段 III 和 IV) 的顯著增加，而 NNT 的過表達(dá)會(huì)導(dǎo)致向早期/無色素黑素體 (階段 I 和 II) 的轉(zhuǎn)變 (圖5d)，這些結(jié)果表明 NNT 通過蛋白酶體介導(dǎo)的酪氨酸酶蛋白降解誘導(dǎo)黑色素水平的變化，并調(diào)節(jié)黑素體中的成熟。

圖 5. NNT 敲低條件黑素體的成熟
a: siNNT 介導(dǎo)的增加的蛋白質(zhì)穩(wěn)定性被抗氧化劑阻斷; b: MG132 處理過表達(dá) NNT 的 UACC257 細(xì)胞; c-d: 黑素體成熟的檢測(cè)

2,3BD 是一種 NNT 的抑制劑，如圖 6a 所示，在人體皮膚模型上，2,3BD 可顯著誘導(dǎo)黑色素沉積。2,3BD 處理還可防止形成 UVB 誘導(dǎo)的 CPD (紫外輻射后的一種光產(chǎn)物)，并且 2,3BD 還顯著下調(diào)了 γ-H2AX (一種 DNA 雙鏈斷裂的標(biāo)志物) 表達(dá) (6b-c，綠色框)。2,3BD 誘導(dǎo)的色素沉著可以保護(hù)人體皮膚免受 UVB 誘導(dǎo)的 DNA 損傷。 

研究者們選擇了 Nnt 突變純合子的 C57BL/6J 小鼠模型，與 C57BL/6NJ 野生型相比，如圖 6c 所示, NntC57BL/6J 小鼠顯示出皮毛色素沉著增加。

此外，如圖 6d, 還構(gòu)建了斑馬魚 NNT 過表達(dá)模型，過表達(dá) NNT 的斑馬魚 (NNT OE) 與空質(zhì)粒斑馬魚胚胎相比，所觀察到黑色素細(xì)胞內(nèi)色素沉著減少，使用 2,3BD 處理 NNT OE 魚阻止了  NNT 過表達(dá)誘導(dǎo)的黑素細(xì)胞色素沉著減少。

圖 6. NNT 敲低條件黑素體的成熟
a: 2,3BD 誘導(dǎo)皮膚色素沉積; b: 2,3BD 處理在 UVB 誘導(dǎo)條件下的 CPD 和 γ-H2AX 的表達(dá)變化; c: 純合子 nnt 敲除鼠色素沉積; d: 過表達(dá) NNT (NNT OE) 的斑馬魚模型

小結(jié)：
這篇文章闡明了一種新的依賴于 NNT 的獨(dú)特色素沉著機(jī)制，與經(jīng)典的 UVB-cAMP-MITF 曬黑途徑不同。 

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參考文獻(xiàn)

1. David E. Fisher, Elisabeth Roider, et al. NNT mediates redox-dependent pigmentation via a UVB- and MITF-independent mechanism. Cell. 2021 Jun 29;S0092-8674(21)00757-1.