microRNA调控动物毛色和肤色的研究进展

黑色素细胞对于毛色和肤色的形成具有至关重要的作用。黑色素细胞由胚胎时期的神经嵴干细胞分化而来,在成熟黑色素细胞内通过一系列复杂的酶催化反应最终生成黑色素,从而决定动物的毛色和肤色。黑色素的生成过程复杂,受到一些转录因子、激素、信号通路分子协同调控。microRNA(miRNA)是一类长约22nt的内源性非编码RNA,主要通过抑制转录后的翻译过程来调控基因表达。越来越多的研究表明,miRNA与黑色素生成相关。本文对黑色素沉积相关的miRNAs的挖掘和鉴定工作以及miRNAs调控毛色和肤色的研究进展进行综述。     

黑色素合成的细胞基础及影响因素

黑素细胞由神经脊细胞分化而来,是合成黑色素的主要场所。在皮肤中,黑素细胞主要存在于表皮基底层和毛囊中,表皮基底层的黑素细胞主要合成黑色素控制肤色并保护皮肤受免紫外线的损伤;毛囊中的黑素细胞则在毛囊的周期性循环过程中通过合成黑色素控制着毛色。本文从黑素细胞的发育、分布、结构以及促进和抑制黑素细胞分泌黑色素的因素对皮肤中的黑素细胞进行了综述。     

基于RNA-Seq分析褪黑激素对绒山羊皮肤基因表达的影响

为了研究褪黑激素（melatonin,MT）对绒山羊皮肤毛囊基因表达的影响,筛选与皮肤毛囊发育相关的重要基因．选取处于皮肤毛囊发育生长起始点（5月）的内蒙古绒山羊罕山型个体6只,分别作为埋植组（皮下埋植MT,n=3）和对照组（不埋植MT,n=3）,以绒山羊个体皮肤组织为试验材料,对其进行RNA—Seq测序,利用生物信息学方法对转录组数据进行分析．在测序数据质量控制的基础上,对差异表达基因进行筛选、功能注释和富集分析。结果表明,共筛选获得了462个在埋植组与对照组中差异表达的基因,其中,上调表达208个,下调表达254个;KEGG富集性分析表明差异表达基因主要参与：代谢途径、不饱和脂肪酸生物合成、脂肪酸代谢、癌症信号通路、鳞状细胞癌信号通路、黑色素合成、Wnt信号通路以及补体和凝血级联反应等,Wnt信号可能在褪黑激素调控皮肤毛囊发育中发挥重要作用．、研究结果为进一步阐明褪黑激素影响毛囊生长的分子机理提供了依据。     

成年滩羊和小尾寒羊皮肤毛囊差异表达miRNA的筛选

为比较miRNA在小尾寒羊和滩羊皮肤毛囊中的表达差异,本研究利用高通量测序技术分析了成年滩羊(TY_1)和小尾寒羊(XWHY_1)皮肤毛囊组织中miRNAs的表达谱,在2个品种绵羊皮肤毛囊组织中共鉴定出561个miRNAs,其中包括138个已知和423个新发现的miRNAs。鉴定出的miRNAs进行表达量差异分析发现,在TY_1与XWHY_1共筛选到63个上调和16个下调的miRNAs。对差异表达miRNA靶基因预测后与基因本体数据库(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)比对,分别获得靶基因的注释信息为3 886个和4 449个。GO统计发现,差异表达miRNA的靶基因主要参与代谢过程、催化活性、细胞进程和细胞组分等;而KEGG通路分析表明,4 449个靶基因富集到113个信号通路上,其中在嘌呤代谢、内吞作用和糖酵解/糖异生等信号通路上富集显著。综上,在小尾寒羊和滩羊皮肤毛囊中筛选到的差异表达miRNA可能通过调控其靶基因最终参与了绵羊皮肤毛囊的发育。     

MC1R蛋白在不同毛色太行山羊皮肤组织中的表达定位

MC1R基因是调节哺乳动物毛色形成的重要候选基因之一,编码黑色素皮质素受体1（MC1R）,在哺乳动物黑色素的代谢中发挥重要作用。分别选取纯黑色、纯白色、黄褐色和黑斑白色的太行山羊皮肤组织,通过HE染色技术,观察太行山羊的皮肤组织结构;利用免疫组化技术,对MC1R蛋白在4种毛色太行山羊皮肤组织中的表达情况进行研究。结果表明,太行山羊皮肤由表皮、真皮、皮下结缔组织3部分组成;MC1R蛋白在4种毛色太行山羊的表皮、真皮中均没有表达,但在纯黑、黄褐和黑斑白色太行山羊毛囊中有表达,且主要集中在毛囊外根鞘处。研究结果为太行山羊进一步的提纯选育工作提供了一定的依据。     

不同毛色牦牛皮肤组织学观察及MC1R基因功能验证

旨在阐明不同毛色牦牛皮肤组织形态学特点及MC1R调控黑色素合成的可能分子机制。采集大通牦牛(黑褐色)和天祝白牦牛(白色)各6头的背部皮肤组织,用甲苯胺蓝染色法分别对不同毛色牦牛皮肤组织进行染色,观察黑色素和成熟黑色素细胞的含量差异及分布特征,并通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测MC1R在不同毛色牦牛皮肤中的表达差异。B16小鼠黑色素瘤细胞中转染shRNA MC1R干扰载体后,应用qRT-PCR和Western blot检测转染效率,分析比较各组中与毛色相关基因(Agouti、MITF、TYR)的表达差异性,利用酶标仪检测不同时间点黑色素产量。结果表明,两种毛色牦牛的表皮和毛囊周围均分布着大量的黑色素细胞,但天祝白牦牛仅在表皮基底层和毛根处检测到少量黑色素,而大通牦牛表皮层和毛囊处产生大量黑色素。与大通牦牛相比,天祝白牦牛皮肤中MC1R表达量极显著降低(P0.01)。在成功抑制MC1R的B16细胞中,TYR表达量极显著降低(P0.01),MITF表达量显著降低(P0.05),而Agouti表达量未发生显著变化(P0.05);同时黑色素含量减少。综上表明,黑色素大量沉积与MC1R高表达是导致牦牛毛色差异的原因。将shRNA MC1R载体成功转染B16小鼠黑色素瘤细胞后,MC1R的抑制情况与下游调控基因TYR表达一致,进而降低黑色素含量,说明MC1R对黑色素的合成及毛色形成起重要的调控作用。     

microRNAs在成年羊驼皮肤组织中的表达

本研究旨在分析成年羊驼皮肤中miRNAs的表达,探讨miRNAs在皮肤和毛囊中的调控作用.利用多物种miRNA芯片与成年羊驼皮肤组织miRNAs杂交,来分析成年羊驼皮肤组织中miRNAs的表达.结果显示有20个miRNAs信号在4个样本中表达量高,microRNAs在羊驼皮肤表达,提示它们可能参与了皮肤和毛囊的更新、生长和发育.     

MC1R与Slc7a11基因多态性与哈萨克羊毛色相关的研究

本研究采集新疆伊犁哈萨克自治州特克斯县4种不同被毛颜色2~3周岁的220只哈萨克母羊血样用于提取DNA,其中黑色被毛羊52只,棕色被毛羊52只,青灰色被毛羊59只,白色被毛羊57只;并采集绵羊左侧肩胛皮肤样本,每种毛色各10个,用于组织形态学观察。本研究运用PCR-SSCP技术及测序技术对MC1R基因及Slc7a11基因多态性及其对哈萨克羊毛色的影响进行研究。运用皮肤样本制作切片用于不同毛色组织形态学观察。结果表明:MC1R基因突变位点在白色和棕色被毛群体中,只存在BB基因型;而在黑色和青灰色被毛群体中,存在AA、AB和BB 3种基因型;且AB基因型均为优势基因型,A等位基因为优势等位基因。由组织形态学观察可知,黑色和青灰色被毛组织毛囊分布极为相似,毛囊分布稀疏且皮脂腺发达;棕色被毛最具特色,毛囊丛分布明显,皮脂腺分布不发达;白色被毛毛囊分布最为密集,且皮脂腺分布密集并且最为发达。经χ~2检验,MC1R基因的基因型频率在4种毛色羊中的分布差异极显著(P0.01)。Slc7a11基因位点在伊犁哈萨克羊群体中发现其不存在多态性。     

利用Samtools挖掘山羊生产繁殖相关Indels标记

随着研究的深入,从最初认为单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)是导致遗传和表型多样性的主要原因,逐渐意识到插入/缺失(insertion/deletion,Indel)的普遍存在,并且与山羊生产繁殖性状密切相关。随着山羊参考基因组序列的公布及测序成本的降低,为大规模开发山羊Indels标记提供了可能。本研究就12个山羊个体(大足黑山羊,DBG,n=6;内蒙古绒山羊,IMCG,n=6)全基因组重测序结果,利用Samtools筛选群体间的差异In-dels。结果表明,12个山羊个体获得192.747GB基因组数据,平均每个个体检测到高质量的Indels位点为334 151个;比较基因组获得2个群体特有的Indels分别为110和100个,注释基因38和30个。其中大足黑山群体特有su-fu、sycp2位点和内蒙古绒山羊群体特有kdm4c位点可能是山羊生长繁殖相关候选Indel标记,为进一步精细解析山羊生产繁殖性状遗传机理奠定基础。     

基于RNA-Seq绒山羊皮肤两种毛囊差异表达基因的分析

为了研究绒山羊皮肤初级毛囊和次级毛囊之间的表达基因模式的差异,筛选影响毛囊发育的重要基因,对6只内蒙古绒山羊阿尔巴斯型个体进行RNA-seq测序,利用生物信息学方法对转录组数据进行分析,在测序结果质量控制后的基础上,对差异表达基因进行筛选、功能注释和富集分析。共筛选到617个在初级毛囊和次级毛囊中差异表达的基因,其中,上调表达基因297个,下调表达基因320个。GO功能注释结果显示,上调表达基因主要行使电子传递链、呼吸链电子传递、线粒体电子传递、基因表达等生物学功能;下调表达基因主要行使细胞吞噬、蛋白质复性、中性粒细胞聚集、细菌真菌防御反应等生物学功能。利用KEGG数据库作为参考,这些基因主要参与半胱氨酸和蛋氨酸代谢、RNA聚合、RNA可变剪切、底物磷酸化等通路。PPP2R2A和CDK2AP1基因可能在皮肤毛囊发育中发挥重要作用,以上结果为今后深入研究皮肤毛囊发育相关基因及功能提供了依据。     

水貂被毛黑色素含量及皮肤成熟黑色素细胞组织学分析

旨在分析水貂被毛黑色素含量差异及观察皮肤成熟黑色素细胞的分布特征,为水貂毛色形成调控机理研究提供理论依据。以乌贼黑为标准品,利用酶标仪测定并比较金州黑水貂、银蓝水貂和吉林白水貂被毛总黑色素(Total melanin,TM)、真黑色素(Eumelanin,EM)及褐黑色素(Pheomelanin,PM)含量;通过甲苯胺蓝、多巴及多巴联合甲苯胺蓝分别对不同毛色水貂皮肤组织进行染色。结果表明,金州黑水貂毛皮成熟期被毛TM和PM含量分别是换毛期的1.17和1.20倍(P0.01),EM含量显著高于换毛期(P0.05);银蓝水貂换毛期与毛皮成熟期被毛3种黑色素含量差异不显著(P0.05);吉林白水貂毛皮成熟期被毛TM和PM含量分别是换毛期的1.27和1.22倍(P0.05)。组织学染色显示,金州黑和银蓝水貂皮肤中均存在成熟黑色素细胞,主要分布于金州黑水貂的表皮和毛囊顶端,毛囊外根鞘和毛纤维髓质层有少量多巴阳性着色带;银蓝水貂皮肤的表皮和毛囊顶端多巴阳性着色带较少,毛囊外根鞘阳性着色较浅;吉林白水貂皮肤组织未见明显多巴阳性着色区域。综上表明,PM含量可能与水貂灰色和白色被毛表型相关,毛囊顶端的成熟黑色素细胞可能是水貂被毛色素沉积的主要细胞。     

黑羽和白羽沐川乌骨黑鸡肤色性状及屠宰性能对比分析

本实验旨在分析黑羽和白羽沐川乌骨黑鸡肤色性状及屠宰性能差异。选用100只黑羽和30只白羽沐川乌骨黑鸡成年母鸡,运用比色仪对比分析了不同羽色对沐川乌骨黑鸡背部肤色、翅下肤色、鸡冠色、胫色的影响,选取白羽和黑羽各10只鸡测定并分析屠宰性能和黑色素(皮肤和胸肌)沉积能力的差异。结果表明:黑羽鸡背部肤色和翅下肤色的L值均极显著低于白羽鸡(P0.01);黑羽鸡胫色的L值、a值和b值与白羽鸡无显著差异(P0.05);黑羽和白羽乌骨鸡的活体重和屠宰性能(全净膛率、胸肌率、腿肌率和腹脂率)无显著差异(P0.05);黑羽鸡皮肤和胸肌中黑色素沉积量显著高于白羽鸡(P0.05)。以上结果表明,黑羽沐川乌骨鸡肤色显著较白羽鸡"乌",黑羽乌骨鸡机体黑色素沉积能力较白羽鸡强。     

绵羊毛色相关基因MC1R和ASIP的研究进展

皮肤和毛囊中黑色素细胞产生的真黑素和褐黑素的分布和数量比例决定着哺乳动物的毛色,色素表型在黑色素合成的不同阶段受多个基因的调控。MC1R基因和ASIP基因是影响黑色素合成的两个重要基因,在黑色素合成和毛色调控过程中起关键作用。MC1R基因的表达产生真黑素,而ASIP基因则通过负调控机制增加褐黑素的生成。文章对近年来与绵羊毛色性状紧密相关的MC1R基因和ASIP基因的研究进展进行综述,旨在增进对绵羊毛色形成机理的了解,为绵羊育种与生产提供理论参考。     

基于转录组和蛋白组筛选乌骨鸡肤色性状候选基因

旨在基于转录组和蛋白组的联合分析，筛选影响乌骨鸡肤色性状的候选基因。本研究在HW1系黑羽乌骨鸡群体中选取150日龄的6只白肤个体和6只乌肤个体分为两组(white skin, WS和black skin, BS)作为试验样本，采集胸部皮肤组织，提取RNA和蛋白，进行高通量转录组测序(RNA-Seq)和蛋白组定量分析，筛选差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)和差异表达蛋白(differentially expressed proteins, DEPs),并对其进行实时荧光定量PCR(RT-qPCR)验证、功能富集分析和蛋白互作网络的构建与分析，进一步筛选与乌骨鸡肤色性状相关的候选基因。结果显示，转录组共鉴定到293个DEGs,蛋白组共鉴定到4个DEPs,其中重叠的基因有CRP、DCT、GPNMB。随机选择5个DEGs进行RT-qPCR验证，表达趋势与测序结果一致。富集分析表明，DEGs和DEPs显著富集在71个GO条目和4个KEGG通路中，包括黑素细胞分化、黑素体、黑素体膜和黑素原生成通路。接下来，通过Cytoscape软件的cytoH...     

乾华肉用美利奴羊次级毛囊小RNA文库构建及miR-1-3p靶基因预测

本试验旨在构建乾华肉用美利奴羊次级毛囊不同发育时期的小RNA文库和预测筛选miRNA的候选靶基因。通过高通量测序技术构建乾华肉用美利奴羊次级毛囊小RNA文库|采用荧光定量PCR对高通量测序结果进行验证|利用miRDeep2软件对miRNA（长度为20~24 nt的小RNA）进行鉴定|利用Targetscan v7.0、RNA22 v2.0和MiRanda三个在线靶基因预测软件对miR-1-3p的靶基因进行预测分析。成功获得乾华肉用美利奴羊次级毛囊生长期、退行期、休止期小RNA纯净reads分别为10279515、11712215和10926258。分别基于荧光定量与高通量测序的5个miRNA的相对表达量结果趋势基本一致。从次级毛囊生长期、退行期和休止期分别鉴定获得miRNA 1250、1304个和1266个。确定成纤维细胞生长因子14（FGF14）和类胰岛素生长因子Ⅰ 受体（IGF1R）为miR-1-3p的候选靶基因。研究结果为后续靶基因验证及确定调控乾华肉用美利奴羊毛囊周期性发育的候选基因奠定基础。 [关键词] 乾华肉用美利奴羊|小RNA文库|miR-1-3p|靶基因预测     

SOX5影响小鼠皮肤黑色素细胞MITF-M表达和黑色素生成

旨在探讨SOX5在小鼠皮肤毛色中的作用。本研究随机选取出生后12d的C57BL/6品系黑色、棕色、灰色小鼠各3只,采用实时荧光定量PCR、Western blotting和免疫组织化学方法对SOX5在黑色、棕色和灰色小鼠皮肤中的表达差异进行分析;并构建SOX5真核表达载体;运用体外转染的方法,转染小鼠黑色素细胞并检测与色素形成相关基因的表达水平,同时测定黑色素含量。结果表明:1)SOX5在不同毛色小鼠皮肤中均有表达,SOX5在黑色和灰色小鼠皮肤中mRNA和蛋白相对表达量高于棕色小鼠皮肤,均差异极显著(P0.01);且其主要表达部位为毛囊外根鞘。2)转染组与空载组相比,MITF-M、TYR、TYRP1、TYRP2、PMEL、OA1表达量均显著(P0.05)或极显著(P0.01)升高,黑色素含量也极显著增加(P0.01)。3)过表达MITF-M对SOX5存在负反馈作用。综上表明,SOX5通过调控MITF-M影响色素的生成进而参与毛色的形成。     

毛囊的黑色素沉着

毛囊黑色素沉着包括黑素细胞能持续产生黑色素的活性,黑色素颗粒往皮质和髓质角质细胞的运输以及有色毛干的形成.毛囊黑色素沉着与毛发生长周期相关联,即在毛发生长初期.毛囊产生黑色素,而在毛发生长的中期,不产生黑色素,在毛发生长末期,黑色素产生仍不足.在毛囊黑色素沉着过程中,许多的调节因子发挥作用.了解毛囊黑色素沉着的相关内容对治疗人的头发变灰、变白,研究哺乳动物毛色形成机理有重要的意义.     

利用转录组测序方法研究獭兔毛色相关基因

利用转录组测序方法分析了不同毛色(白色和海狸色)獭兔皮肤组织中基因的表达差异,旨在找到影响獭兔毛色的候选基因。采用Illumina Hi Seq TM2500测序平台对不同毛色獭兔耳组织中所有m RNA进行高通量测序,所得序列经质控、组装后比对到GO、COG、SWISS-PROT数据库中注释,并进行差异表达基因聚类分析和KEGG通路分析。结果表明:测序共获得Unigene 275 625个,差异表达基因12 408个,其中上调表达基因4 904个,下调表达基因7 504个。KEGG通路分析发现,这些差异基因显著地富集在13个代谢通路中,并在细胞色素代谢通路(metabolism of xenobiotics by cytochrome P450)中有8个差异表达的基因,其中CP2F1和CP2BB属于细胞色素P450家族成员,而GSTA4与黑素细胞分化有关,可能在獭兔毛色中发挥作用。     

miR-186-5p对绵羊黑色素细胞迁移增殖的影响

旨在研究miR-186-5p对绵羊黑色素细胞迁移增殖的影响。本研究通过荧光定量PCR检测不同毛色绵羊皮肤中miR-186-5p的表达差异;运用细胞转染使miR-186-5p在绵羊黑色素细胞中过表达,然后通过荧光定量PCR检测miR-186-5p的表达,通过分光光度计测定转染细胞中黑色素含量,运用划痕试验判定黑色素细胞的增殖迁移能力。结果显示,miR-186-5p在绵羊不同毛色皮肤中均有表达,但白色皮肤表达高于黑色皮肤且差异显著(P0.05);在过表达miR-186-5p的绵羊黑色素细胞中,miR-186-5p的表达显著升高(P0.01);黑色素含量显著减少(P0.05);黑色素细胞的增殖和迁移能力有所降低。综上表明,miR-186-5p与绵羊皮肤黑色素的生成有关,绵羊黑色素细胞中过表达miR-186-5p降低了黑色素的生成,同时也抑制了绵羊黑色素细胞的迁移和增殖。     

猪GV/MⅡ期卵母细胞miRNAs表达谱及Npm2基因相关miRNAs筛选

旨在探索体外成熟前后猪卵母细胞miRNAs表达谱，并筛选参与调控Npm2基因表达的miRNAs。本试验回收屠宰场猪卵巢，收集GV期卵母细胞，经体外成熟培养后获得MⅡ期卵母细胞，分别提取约130个GV期和MⅡ期卵母细胞总RNA进行Illumina HiSeqTM 2500测序，获取miRNA测序数据，每个处理重复3次，筛选差异表达microRNAs并进行靶基因GO和KEGG聚类分析。结果表明，本研究成功构建了GV期和MⅡ期猪卵母细胞miRNAs表达谱，GV期和MⅡ期卵母细胞差异表达miRNAs有95个，具有相似表达模式的miRNA聚为一类，对95个差异表达miRNAs进行靶基因预测，共得到3 967个靶基因，经GO和KEGG富集分析表明，这些靶基因被富集于5 194个GO条目和212个信号通路，其中参与卵母细胞减数分裂成熟的信号通路有2个。在差异表达miRNAs中筛选到5个与Npm2基因相关的miRNAs。采用qRT-PCR对其中2个miRNAs进行验证，证实其表达趋势与测序结果一致。本研究筛选了GV期和MⅡ期卵母细胞差异表达miRNAs，推测差异表达的miRNAs可能通过代谢、卵母细胞减数分裂相关通路、孕激素介导的卵母细胞成熟通路等途径在卵母细胞体外成熟过程中发挥作用，并筛选出调控Npm2基因表达的miRNAs，研究结果可为进一步阐明miRNA对Npm2基因的调控及其在卵母细胞成熟过程中的作用提供依据。