ให้ความรู้เรื่องผิวหนัง

แม้ไม่โดนแดดเผา แต่ผิวหนังชั้นนอกซึ่งเป็นหนังกำพร้าก็ยังผลัดเปลี่ยนเซลล์ที่ตายหรือเสียหายไปตลอดช่วงอายุของเรา ชั้นหนังกำพร้านี้เป็นเกราะป้องกันที่จำเป็นสำหรับร่างกายมนุษย์ ลดการสูญเสียน้ำและต่อสู้กับภัยคุกคามด้านสิ่งแวดล้อม นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานเพื่อระบุกลไกระดับโมเลกุลที่ควบคุมการสร้างผิวหนังชั้นนอกใหม่ แต่ยังมีอีกมากที่ยังเข้าใจได้ไม่ดีนัก ขณะนี้ทีมวิจัยของมหาวิทยาลัย Northwestern ได้ระบุถึงการสลับระดับโมเลกุลผ่านโปรตีนที่เรียกว่า CDK9 ซึ่งมีบทบาทสำคัญและสำคัญในกระบวนการสร้างความแตกต่างของเซลล์ต้นกำเนิดจากผิวหนัง สวิตช์นี้ "ปิด" ในเซลล์ต้นกำเนิด เมื่อเปิดสวิตช์ ยีนกลุ่มหนึ่งจะทำงานทันทีเพื่อกระตุ้นตัวควบคุมยีนที่ปลายน้ำ ทำให้เซลล์ผิวหนังสามารถรับการทำงานของเกราะป้องกันได้อย่างต่อเนื่อง การค้นพบนี้มีความเกี่ยวข้องในการปรับปรุงความเข้าใจเกี่ยวกับมะเร็งและการรักษาบาดแผล นอกเหนือไปจากความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับการฟื้นฟูผิว "สเต็มเซลล์ของผิวหนังจำเป็นต้องตัดสินใจอย่างต่อเนื่อง เพื่อสร้างสำเนาของตัวเองให้มากขึ้น ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการต่ออายุตัวเอง หรือเปลี่ยนชะตากรรมไปสู่ความแตกต่าง ความสมดุลที่ละเอียดอ่อนระหว่างการตัดสินใจทั้งสองนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาความสมบูรณ์ของ ผิวหนังและการทำงานของเกราะป้องกัน" Xiaomin Bao นักชีววิทยาเซลล์ต้นกำเนิดจาก Northwestern ผู้ดูแลการวิจัยกล่าว "เราได้ค้นพบสวิตช์ที่เชื่อมโยงกับบริเวณจีโนมที่เลือกภายในเซลล์ต้นกำเนิด พร้อมที่จะกระตุ้นสวิตช์ชะตากรรมของเซลล์เพื่อเริ่มต้นการเคลื่อนไหวของเซลล์ต้นกำเนิดไปสู่ความแตกต่าง" Bao เป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาศาสตร์ระดับโมเลกุลใน Weinberg College of Arts and Sciences และเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านโรค ผิวหนัง ที่ Northwestern University Feinberg School of Medicine ห้องปฏิบัติการของเธอศึกษาชีววิทยาพื้นฐานของกระบวนการสร้างความแตกต่างของเซลล์ต้นกำเนิดจากผิวหนัง การศึกษาได้รับการตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้โดยวารสารNature Communications การค้นพบสวิตช์ ความสมบูรณ์ของผิวหนังชั้นนอกขึ้นอยู่กับส่วนย่อยของเซลล์ต้นกำเนิดของผิวหนังเพื่อสร้างใหม่หรือสร้างความแตกต่างอย่างต่อเนื่อง ชดเชยการสึกหรอในแต่ละวัน กระบวนการสร้างความแตกต่างเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญจากยีนมากกว่า 6,000 ยีน ยุติการเพิ่มจำนวนเซลล์ต้นกำเนิดในขณะที่กระตุ้นการทำงานของยีนกั้น Bao และทีมงานของเธอได้รวมเอาการยับยั้งจีโนมิกส์ พันธุศาสตร์ และเภสัชวิทยาเข้ากับแบบจำลองผิวหนังของมนุษย์ โดยระบุว่าการสลับกิจกรรมไคเนสของโปรตีน CDK9 มีบทบาทสำคัญในการตัดสินใจของเซลล์เพื่อเริ่มต้นสร้างความแตกต่างและรับฟังก์ชันการกั้นของเนื้อเยื่ออย่างค่อยเป็นค่อยไป กิจกรรมไคเนสปิดอยู่ในสถานะสเต็มเซลล์ และยีนที่ตอบสนองอย่างรวดเร็วซึ่งควบคุมโดยไคเนสโดยตรงจะถูกยับยั้ง เมื่อเปิดกิจกรรมไคเนส ยีนที่ตอบสนองอย่างรวดเร็วจะถูกเปิดใช้งาน ซึ่งต่อมาจะกระตุ้นดาวน์สตรีมเอฟเฟกต์ ซึ่งเป็นกลุ่มของปัจจัยการถอดความที่สามารถขับเคลื่อนการแสดงออกของยีนที่ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันต่อไป CDK9 (ไคเนสที่ขึ้นกับไซโคล 9) มีบทบาทสำคัญในการปรับการแสดงออกของยีนในขั้นตอนของ "การถอดความ" ซึ่งเป็นกระบวนการคัดลอกบริเวณ DNA เฉพาะไปยัง RNA ก่อนที่ RNA จะสามารถทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนใหม่ ในสถานะสเต็มเซลล์ CDK9 จะถูกรักษาให้อยู่ในสถานะ "ปิด" เมื่อถูกจับร่วมกับโปรตีน AFF1 และ HEXIM1 บน DNA โดยรอสัญญาณเฉพาะของเซลล์ เช่น การเปิดใช้งานการส่งสัญญาณโปรตีนไคเนสซี เมื่อเปิดใช้งานการส่งสัญญาณแล้ว ก็เพียงพอที่จะเปลี่ยน CDK9 จากสถานะไม่ใช้งานเป็นสถานะใช้งาน ทำให้สามารถสังเคราะห์ RNA ได้อย่างรวดเร็วจากบริเวณจีโนมที่จับโดยตรงกับ CDK9 สวิตช์เป็นแบบด่วน "ส่วนประกอบทั้งหมดพร้อมสำหรับการทำงานลึกเข้าไปในเซลล์ต้นกำเนิด" Bao กล่าว เมื่อสเต็มเซลล์ได้รับสัญญาณจากภายนอกที่เฉพาะเจาะจง การตอบสนองภายในนิวเคลียสจะรวดเร็วมาก เมื่อเปิดใช้งาน CDK9 อย่างรวดเร็วจะทำให้ยีนที่ตอบสนองอย่างรวดเร็ว เช่น ATF3 แสดงออกภายในเวลาสั้นเพียงหนึ่งชั่วโมง การแสดงออกของ ATF3 กระตุ้นปัจจัยการถอดความดาวน์สตรีมหลายตัวอย่างมีศักยภาพเพื่อกำหนดชะตากรรมของเซลล์ใหม่ไปสู่การสร้างความแตกต่าง สวิตช์อย่างรวดเร็วสำหรับการเปิดใช้งานยีนนี้ยังสร้างขึ้นจากการจัดหาเครื่องจักรการสังเคราะห์ RNA ล่วงหน้าร่วมกับ CDK9 ให้กับยีนที่ตอบสนองอย่างรวดเร็วก่อนที่จะเปิดใช้งานการส่งสัญญาณ “เรากำลังตรวจสอบสิ่งที่ไม่รู้จัก” เปากล่าว "การควบคุมสเต็มเซลล์เป็นพื้นฐานในการรักษาความสมบูรณ์ของเนื้อเยื่อมนุษย์ เราพบกลไกสำคัญที่เริ่มต้นการเปลี่ยนชะตากรรมของเซลล์ต้นกำเนิดจากผิวหนังไปสู่การสร้างความแตกต่าง ซึ่งเป็นกระบวนการสำคัญของการงอกใหม่ การเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับกลไกระดับโมเลกุลพื้นฐานสามารถช่วยในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับ โรคของมนุษย์ที่แตกต่างกันมากมาย "