本文是一篇关于CMTM3基因在毛囊干细胞（HFSCs）中调控作用的研究论文，发表于Genomics期刊，2021年113卷，463-473页。研究由Qiang Wang、Liuming Zhang、Dejun Ji、Jingwen Qu、Jian Wang、Hao Zhang和Yongjun Li等作者共同完成，主要研究机构为扬州大学动物科学与技术学院和江苏省动物遗传与分子育种重点实验室。

研究背景

长江三角洲白山羊是一种独特的山羊品种，以其高质量的刷毛（III型毛发）而闻名。研究表明，CMTM3基因的高甲基化会导致其在高质量刷毛中的表达水平降低，但其在毛囊干细胞中的具体调控机制尚不明确。CMTM3属于CKLF-like MARVEL跨膜结构域家族（CMTM），在多种癌症中作为肿瘤抑制基因发挥作用，但其在毛囊干细胞中的功能尚未被充分研究。此外，雄激素（如二氢睾酮，DHT）在毛发生长中具有重要作用，但其对毛囊干细胞的影响机制也尚未完全阐明。

研究目的

本研究旨在探讨CMTM3在毛囊干细胞中的表达调控、功能及其分子机制，并分析雄激素对毛囊干细胞增殖的影响。通过构建CMTM3过表达和干扰的腺病毒载体，结合RNA测序（RNA-seq）技术，研究团队试图揭示CMTM3在毛囊干细胞中的调控网络及其与雄激素的相互作用。

研究方法

1. 腺病毒载体构建与感染：研究团队构建了CMTM3过表达（ad_cmtm3）和干扰（sh_cmtm3）的腺病毒载体，并将其转染到毛囊干细胞中。通过实时荧光定量PCR（qPCR）和Western blot检测CMTM3的表达水平。
2. 细胞增殖、细胞周期和凋亡实验：通过细胞计数、流式细胞术和Annexin V/PI染色等方法，研究CMTM3过表达和干扰对毛囊干细胞增殖、细胞周期和凋亡的影响。
3. 雄激素处理：将毛囊干细胞培养在含有DHT的培养基中，观察雄激素对细胞增殖和基因表达的影响。
4. RNA测序与数据分析：对CMTM3过表达、干扰和对照组毛囊干细胞进行RNA测序，分析差异表达基因（DEGs），并通过GO和KEGG通路富集分析揭示其功能。
5. 蛋白质相互作用网络分析：利用STRING数据库构建蛋白质相互作用网络，识别关键调控基因。

研究结果

1. CMTM3过表达抑制毛囊干细胞增殖：CMTM3过表达显著抑制了毛囊干细胞的增殖，诱导了G1期细胞周期阻滞并促进了细胞凋亡。
2. CMTM3干扰促进细胞增殖：CMTM3干扰显著促进了毛囊干细胞的增殖，减少了G1期细胞比例，增加了S期细胞比例。
3. 雄激素促进毛囊干细胞增殖：DHT处理显著促进了毛囊干细胞的增殖，并减少了细胞凋亡。DHT与CMTM3干扰联合处理对细胞增殖的促进作用最为显著。
4. RNA测序揭示差异表达基因：RNA测序结果显示，CMTM3过表达和干扰分别导致了1137和433个差异表达基因。这些基因主要参与了血管发育、心血管系统发育和免疫相关通路。
5. 关键调控基因：通过蛋白质相互作用网络分析，研究团队发现CXCL8是CMTM3调控网络中的关键基因，其在炎症反应和癌症发生中具有重要作用。

研究结论

本研究揭示了CMTM3在毛囊干细胞中的调控作用及其与雄激素的相互作用。CMTM3通过诱导G1期细胞周期阻滞和促进细胞凋亡抑制毛囊干细胞的增殖，而雄激素则通过促进细胞周期转换显著促进了毛囊干细胞的增殖。RNA测序分析进一步揭示了CMTM3通过调控多个基因和通路（如TNF信号通路）参与毛囊干细胞的生长调控。这些发现为理解毛囊干细胞的增殖调控机制提供了新的见解，并为未来开发相关治疗策略奠定了基础。

研究亮点

1. CMTM3在毛囊干细胞中的调控作用首次被系统研究，揭示了其作为增殖抑制因子的功能。
2. 通过RNA测序技术，研究团队识别了多个与CMTM3相关的差异表达基因和通路，为理解其分子机制提供了重要线索。
3. 雄激素与CMTM3的相互作用研究为毛囊干细胞的增殖调控提供了新的视角，特别是在高质量刷毛形成中的应用潜力。

研究意义

本研究不仅丰富了CMTM3在毛囊干细胞中的功能研究，还为毛囊干细胞的增殖调控机制提供了新的分子基础。这些发现可能对毛发生长相关疾病（如雄激素性脱发）的治疗策略开发具有重要参考价值。此外，研究中所使用的RNA测序和蛋白质相互作用网络分析方法也为其他干细胞研究提供了技术参考。