阿片受体-TFAP2A轴通过直接靶向肌球蛋白Va和Mlph调控黑素体运输

《Journal of Investigative Dermatology》：The AhR-TFAP2A Axis Regulates Melanosome Transport by Directly Targeting Myosin Va and Mlph

　　

摘要

皮肤作为抵御环境压力的屏障。黑素细胞合成黑素以抵御紫外线（UV）辐射；然而，过量黑素可能导致色素过度沉着症。适当的色素分布需要黑素体转运，这一过程由Mlph、Myo Va和Rab27a组成的复合物介导。该转运机制失调会破坏色素稳态，并导致各种色素沉着障碍。芳烃受体（AHR）和转录因子TFAP2A是已知调节黑素细胞功能的因子，但它们之间的直接调控关系仍不明确。理解这些通路如何汇聚对于阐明环境诱导色素沉着的分子基础至关重要。在此，我们发现一条信号轴：AHR激活增加TFAP2A表达，从而导致Myo Va和Mlph上调。相反，AHR抑制导致黑素体聚集并降低其表达。在机制上，AHR结合于TFAP2A内含子1增强子，TFAP2A直接靶向Myo Va和Mlph的内含子1区域。总之，这些发现表明AHR–TFAP2A轴在环境刺激下协调黑素体转运，并可能成为环境诱导色素沉着障碍的潜在治疗靶点。

引言

皮肤作为一种复杂且多功能的屏障，保护内部组织免受紫外线（UV）辐射、污染物和病原体等外部侵袭（Lai-Cheong and McGrath, 2009）。表皮基底层中的黑素细胞产生黑素，这种色素决定了皮肤、毛发和眼睛的颜色（Yamaguchi et al., 2007）。黑素通过吸收和散射辐射来保护角质形成细胞免受紫外线诱导的DNA损伤（Brenner and Hearing, 2008）。然而，过量黑素合成可能导致色素沉着障碍，包括黄褐斑、雀斑和老年斑（Thawabteh et al., 2023）。黑素在称为黑素体的特殊细胞器中合成、储存和运输，这些细胞器经历四个成熟阶段（SEIJI et al., 1963）。成熟黑素体从核周区域运输到黑素细胞的树突尖端，然后转运到邻近的角质形成细胞（Van Gele et al., 2009）。这一过程称为黑素体转运，基于由肌球蛋白Va（Myo Va）、黑素亲合素（Mlph）和Rab27a组成的三联体复合物。这些蛋白形成三联体复合物，调节黑素体沿微丝蛋白的转运（Boissy, 2003）。Mlph作为效应器，将Rab27a连接到Myo Va。Myo Va是一种微丝蛋白为基础的马达蛋白，调节细胞内囊泡转运，并介导黑素体向树突的运输。Rab27a是一种小GTP酶，结合于黑素体并通过Mlph招募Myo Va，是囊泡转运的关键调节因子（Jordens et al., 2006; Langford, 2002; Strom et al., 2002）。该复合物中任何组分的功能障碍都会导致黑素体在核周聚集，并减少色素向角质形成细胞的转运，导致色素减退症或Griscelli综合征（GS）（Ishida et al., 2014; Ménasché et al., 2003; Van Gele et al., 2009）。

芳烃受体（AHR）是一种配体激活的转录因子，属于碱性螺旋-环-螺旋/Per-Arnt-Sim（bHLH-PAS）家族。它被外源性配体（如TCDD、紫外光和聚芳烃）和内源性代谢物（如FICZ）激活，在皮肤生理和疾病中具有多种功能。AHR表达于多种皮肤细胞类型，包括角质形成细胞、成纤维细胞、黑素细胞和免疫细胞（Denison et al., 2003; Dai et al., 2022; Esser et al., 2013; Vogeley et al., 2019）。与配体相互作用后，胞质中的AHR从其伴侣复合物（包括HSP90、p23和XAP2）解离并转位至细胞核，在那里与ARNT形成异二聚体，结合于靶基因启动子或增强子中的异源反应元件（XREs）（Diao et al., 2025; Kudo et al., 2018; Wilhelmsson et al., 1994）。AHR的一个特征最明确靶基因CYP1A1可作为AHR活性的标志物（Hu et al., 2007）。AHR激活已被证明可调节黑素细胞增殖、分化和黑素合成，而异常AHR信号传导与色素异常和黑色素瘤进展相关（Luecke et al., 2010; Li et al., 2024; Nakamura et al., 2013; Vogeley et al., 2019）。有趣的是，先前的研究也表明AHR与TFAP2A之间存在瞬时相互作用，影响角质形成细胞中表皮屏障基因的表达（Smits et al., 2024）。

TFAP2A是一种AP-2转录因子，调节参与黑素细胞分化和黑素生成的基因（Eckert et al., 2005; Hilger-Eversheim et al., 2000; Praetorius et al., 2013; Seberg et al., 2017; Williams and Tjian, 1991）。通过结合启动子或增强子区域，TFAP2A调节基因转录，并与谱系特异性调节因子如MITF和SOX10协同作用，控制与色素沉着相关的基因表达（Seberg et al., 2017a, 2017b）。例如，TFAP2A通过结合IRF4的内含子区域增强酪氨酸酶表达，从而促进黑素生成（Praetorius et al., 2013）。此外，组蛋白乙酰转移酶p300介导的H3K27乙酰化促进TFAP2A招募至Mlph内含子1，增强转录激活（Jo et al., 2025）。尽管AHR和TFAP2A在黑素生成和黑素体转运中各自具有重要意义，但这两种转录因子在黑素细胞中的直接分子关系尚未阐明。

在此，我们提出AHR激活调节TFAP2A的表达和功能，从而调节黑素体转运，并导致环境诱导的色素沉着。本研究旨在定义AHR–TFAP2A相互作用轴，并揭示其在控制黑素体转运和色素沉着中的机制作用。

章节摘要

TCDD在黑素-a黑素细胞中功能性激活AHR

芳烃受体（AHR）的原型配体TCDD（2,3,7,8-四氯二苯并-p-二噁英）已被证明可激活AHR（Birmbaum, 1994）。因此，采用TCDD来增加AHR激活。TCDD被用于诱导黑素-a细胞中AHR激活，黑素-a细胞是一种永生化小鼠黑素细胞系。

为评估黑素-a黑素细胞中的细胞毒性，细胞用几种浓度的TCDD（0.001–100 nM）处理，并使用WST法检测细胞活力。显著

讨论

在本研究中，我们提出一个此前未被认识的分子轴，即芳烃受体（AHR）通过调节TFAP2A来调控黑素细胞中关键黑素体转运基因的表达。AHR是一种配体激活的转录因子，对污染物和紫外线辐射等环境刺激有反应，并参与皮肤稳态和黑素生成（Chen et al., 2025; Fujii-Kutiyama and Kawajiri, 2010; Fernández-Gallego et al., 2021; Napolitano and

材料

2,3,7,8-四氯二苯并-p-二噁英（TCDD）购自AccuStandard（美国康涅狄格州纽黑文市）。TCDD在DMSO（Biosesang，韩国）中稀释后使用。

细胞培养

由C57BL/6小鼠产生的正常永生化小鼠黑素细胞称为黑素-a黑素细胞。黑素-a黑素细胞由Dorothy Bennett（英国伦敦圣乔治医院）提供。培养基含有10%胎牛血清（FBS）、100 U/mL青霉素、100 μg/mL链霉素和（p/s; Welgene，韩国）200 nM佛波醇12-肉豆蔻酸13-醋酸酯（PMA；

伦理声明

本研究不涉及人类参与者或动物实验。所有实验均使用黑素-a小鼠黑素细胞系进行。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可通过合理请求向通讯作者获取。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

未引用参考文献

Kuroda et al., 2005; Shi et al., 2021.

生成式人工智能（AI）或大语言模型（LLMs）声明

本手稿未使用任何AI或LLM工具准备。

. AHR激活或抑制时Rab27a mRNA表达保持不变。在black素-a黑素细胞中，（a）TCDD处理（2.5–10 nM）12小时或（b）AHR特异性siRNA转染（10–20 nM）72小时后Rab27a mRNA表达的qPCR分析。数据表示为三次独立生物学实验（n = 3）的平均值±标准差。在两种条件下均未观察到Rab27a表达的显著变化。

. Western

致谢

本研究得到韩国韩国健康技术研究与开发项目（通过韩国健康产业发展院（KHIDI））资助，由大韩民国保健福祉部提供资金（项目编号：RS-2023-KH136470）。

Hye Youn Sung|Chan song Jo|Zhao Hairu|Gyu Cheol Baek|Chang Mo You|Jae Sung Hwang