А.Н. Мардарьев, Н.В. Мардарьева

1)Брэдфордкий университет BD7 1DP, Ричмод Роад, Брэдфорд, Великобритания
2)Чувашская государственная сельскохозяйственная академия 428003, Чебоксары, Российская Федерация

волосяные фолликулы, трансгенная линия мышей К14-Noggin, оверэкспрессия ноггина.

Изучение нарушений эпигенетических механизмов регуляции экспрессии генов, влияющих на развитие ряда патологических процессов, таких как нарушение процесса заживления ран, канцерогенез и клеточное старение является одним из приоритетных направлений биомедицинских исследований. В данной работе была исследована туморсупрессивная роль ВМР (bone morphogenetic proteins, костные морфогенетические протеины) сигнала в наружном корневом влагалище волосяного фолликула и описаны молекулярные изменения, обусловленная канцерогенезом кожи. Для этого была использована трансгенная линия мышей K14-Noggin, оверэкспрессирующих внеклеточный BMP антагонист ноггин под контролем промотора кератина 14 в кератиноцитах наружного корневого влагалища волосяного фолликула. Значительное увеличение синтеза мРНК и белка ноггина подтверждает оверэкспрессию ноггина у данных трансгенных мышей. В то же время снижение экспрессии активных форм pSmad1/5/8 в эпидермисе и волосяных фолликулах K14-Noggin свидетельствует об ингибировании передачи внеклеточного BMP сигнала внутрь клетки при оверэкспрессии ноггина. Таким образом, фенотип К14-Noggin мышей обусловлен, по крайней мере, ингибированием каноноческого BMP-Smad сигнального пути. У K14-Noggin мышей активность К14 промотора также приводит к атопической экспрессии трансгенного ногина в базальном слое эпидермиса, что проявляется в виде значительных гиперпластических изменений в межфолликулярном эпидермисе. В основе гиперпластических изменений эпидермиса лежит повышение пролиферативной активности эпидермальных кератиноцитов базального слоя, о чем свидетельствует двукратное увеличение количества Кi67-экспрессирующих клеток в эпидермисе трансгенных мышей по сравнению с контрольной группой. В супрабазальных слоях эпидермиса трансгенных мышей также были выявлены пролиферирующие Кi67-позитивные клетки, которых не было у животных контрольной группы.

The study of violations of epigenetic mechanisms of regulation of gene expression in the development of a number of pathological processes such as wound healing, carcinogenesis and cellular aging is one of the priorities of biomedical research. In this study, the tumor suppressive role of BMP (bone morphogenetic proteins) signal in the outer root sheath of the hair follicle was investigated and molecular changes associated with skin carcinogenesis were described. To do this, we used a transgenic line of mice, K14-Noggin, overexpressing extracellular BMP antagonist noggin under the control of the keratin 14 promoter in keratinocytes of the outer root sheath of the hair follicle. A significant increase in mRNA synthesis and noggin protein confirm overexpression of noggin in these transgenic mice. At the same time, the decrease in the expression of the active form of pSmad1/5/8 in the epidermis and hair follicles of K14-Noggin indicates the inhibition of the transmission of extracellular BMP signal into the cell by overexpression of noggin. Thus, the K14-Noggin phenotype of mice is due at least to inhibition of the canonical BMP-Smad signaling pathway. In K14-Noggin mice, the activity of the K14 promoter also leads to atopic expression of transgenic Noggin in the basal layer of the epidermis, which manifests itself as significant hyperplastic changes in the interfollicular epidermis. The basis of hyperplastic changes in the epidermis is the increase in proliferative activity of epidermal keratinocytes of the basal layer, as evidenced by a twofold increase in the number of Ki67-expressing cells in the epidermis of transgenic mice compared to the control group. In the suprabasal layers of the epidermis of transgenic mice, proliferating Ki67-positive cells were also found, which were not present in the control group of animals.

1. Мардарьев, А. Н. Выявление молекулярных механизмов вовлечения сигнального пути BMP в развитии опухолей кожи / А. Н. Мардарьев, Н. В. Мардарьева // Научно-образовательные и прикладные аспекты производства и переработки сельскохозяйственной продукции: материалы Международной научно-практической конференции. – Чебоксары: типография Чувашского госуниверситета, – С. 313-320.


2. Мардарьев, А. Н. Контроль поликомбного белка Cbx7 в пролиферации кератиноцитов в мышиной коже / А. Н. Мардарьев, Н. В. Мардарьева // Биологизация земледелия – основа воспроизводства плодородия почвы: материалы Международной научно-практической конференции. – Чебоксары: типография Чувашского госуниверситета, – С. 171-178.


3. Мардарьев, А. Н. Роль Cбх4 в заживлении кожных ран у мышей / А. Н. Мардарьев, Н. В. Мардарьева // Научно-образовательная среда как основа развития агропромышленного комплекса и социальной инфраструктуры села: материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 85-летию ФГБОУ ВО Чувашская ГСХА. – Чебоксары: ФГБОУ ВО Чувашская ГСХА, 2016. – С. 305-310.


4. Мардарьев, А. Н. Роль Cбx7 в регуляции миграции кератиноцитов при заживлении кожных ран у мышей / А. Н. Мардарьев, Н. В. Мардарьева, Г. А. Ларионов // Вестник Чувашской государственной сельскохозяйственной академии. Чебоксары. – – № 3 (3). – С.56-62.


5. Мардарьева, Н. В. Активность γ-глутамилтрансферазы у тканях мышц у разновозрастных крольчат / Н. В. Мардарьева, О. П. Нестерова, М.Г. Терентьева // Вестник Сумского национального аграрного университета. – 2016. – № 5. – С. 187-190.


6. Мардарьева, Н. В. Амилазная активность в тканях мышц у растущих крольчат / Н. В. Мардарьева, О. П. Нестерова, Т. В. Кузнецова // Продовольственная безопасность и устойчивое развитие АПК: материалы Международной научно-практической конференции. – Чебоксары: ФГБОУ ВО Чувашская ГСХА, 2015. – С. 441-444.


7. Терентьева, М. Г. Активность аспартатаминотрансферазы в тканях двенадцатиперстной кишки у крольчат в разные фазы постнатального онтогенеза / М. Г. Терентьева, Н. В. Мардарьева // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. – 2016. – № 2. – С. 75-78.


8. Терентьева, М. Г. Амилазная и фосфатазная активность в тканях слепой кишки у растущих чистопородных и помесных поросят / М. Г. Терентьева, Н. В. Мардарьева, Т. В. Кузнецова // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство. – 2013. – №3. – С. 53-59.


9. Терентьева, М. Г. Возрастные изменения активности γ-глутамилтрансферазы в тканях мышц конечностей у крольчат / М. Г. Терентьева, Н. В. Мардарьева // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. – 2016. – № 2. – С. 83-86.


10. Blessing, M. Overexpression of bone morphogenetic protein-6 in the epidermis of transgenic mice: inhibition or stimulation of proliferation depending on the pattern of transgene expression and formation of psoriatic lesions / M. Blessing, P. Schirmacher, S. Kaiser // J Cell – 1996. – 135:227-39.


11. Bone morphogenetic protein antagonist gremlin 1 is widely expressed by cancer-associated stromal cells and can promote tumour cell proliferation / J. Sneddon [et al] // Proc Natl Acad Sci USA. – 2006. – 103:14842-7.


12. Botchkarev, V. A. Bone morphogenetic proteins and their antagonists in skin and hair follicle biology / V. A. Botchkarev // J Invest Dermato – 2003. –120:36-47.


13. Ca2+ and BMP-6 signalling regulate E2F during epidermal keratinocyte differentiation / S. J. D'Souza [et al] // J Biol Chem . – – 276:23531-8.


14. Cyclic dermal BMP signalling regulates stem cell activation during hair regeneration / M.V. Plikus [et al] // Nature. – – 451:340-4.


15. De novo crypt formation and juvenile polyposis on BMP inhibition in mouse intestine / A.P. Haramis [et al] // Science. – 303:1684-6.


16. Drosdoff, V. Expression and growth inhibitory effect of decapentaplegic Vg-related protein 6: evidence for a regulatory role in keratinocyte differentiation / V. Drosdoff, N. A. Wall, W. J. Pledger // Proc Natl Acad Sci USA. – 19 – 91:5528-32.


17. Epithelial Bmpr1a regulates differentiation and proliferation in postnatal hair follicles and is essential for tooth development / T.Andl [et al] // Development. – 2004. – 131:2257-6


18. Loss of a quiscent niche but not follicle stem cells in the absence of bone morphogenetic protein signalling / K. Kobielak [et al] // Proc Natl Acad Sci US – 2007. – 104:10063-68.


19. NFATc1 balances quiescence and proliferation of skin stem cells / V. Horsley [et al] // – 2008. – 132:299-310.


20. Noggin is a mesenchymally-derived stimulator of hair follicle induction / V. A. Botchkarev [et al]. – Nature Cell – 1999. – 1:158-64.


21. Paus, R. Control of the hair cycle and hair diseases as cycling disorders // Curr Opin Dermato – 1996. – 3:248-58.


22. Paus, R. In search of the «hair cycle clock»: a guided tour / R. Paus, Foitzik // Differentiation. – 2004. – 72:489-511.


23. Polakis, P. The oncogenic activation of beta-catenin / P. Polakis // Curr Opin Genet Dev. – – 9:15-21.


24. Smads mediate signalling of the TGFβ superfamily in normal keratinocytes but are lost during skin chemical carcinogenesis / W. He [et al] // Oncog – 2001. – 20:471-83.


25. Overexpression of bone morphogenetic protein-6 (BMP-6) in murine epidermis suppresses skin tumour formation by induction of apoptosis and downregulation of fos/jun family members / S.  Wach // Oncogene. – 2001. –20:7761-9.