长链非编码RNA与mRNA表达谱揭示绒山羊不同被毛类型皮肤组织的调控机制

为解决绒山羊被毛类型影响羊绒产量的分子机制问题，山西农业大学团队通过转录组测序分析了金兰绒山羊两种被毛类型皮肤组织中lncRNA和mRNA的表达特征。研究发现130个差异表达lncRNA和341个差异mRNA，构建了包含EPPK1、IRF4等关键基因的ceRNA调控网络，揭示了雌激素信号通路、细胞因子活性等关键调控途径，为绒山羊精准育种提供了新靶点。

　　

在寒冷的冬季，绒山羊那层柔软珍贵的羊绒是人类抵御严寒的天然馈赠。这种被称为"纤维宝石"的羊绒源自次级毛囊，而外层粗糙的保护性针毛则来自初级毛囊。这两种截然不同的被毛类型不仅决定了羊绒的产量和质量，更是绒山羊适应恶劣环境的重要进化特征。然而，长期以来科学家们对非编码RNA如何调控这种被毛类型差异的分子机制知之甚少。

山西农业大学的张丽团队以我国特有的金兰绒山羊为研究对象，聚焦于被毛类型显著不同的两个群体：粗毛长于绒长的CHLC型和粗毛短于绒长的CHSC型。研究人员在毛囊生长初期（anagen早期）采集皮肤组织，通过高通量转录组测序技术，首次系统揭示了lncRNA和mRNA在这两种被毛类型中的表达特征。这项发表在《Scientific Reports》的研究不仅填补了毛囊发育早期阶段分子调控网络的空白，更为绒山羊的分子育种提供了重要理论依据。

研究采用Illumina NovaSeq 6000平台进行PE150双端测序，使用HISAT2将clean reads比对到山羊参考基因组，通过CNCI、PFAM和CPC2软件预测lncRNA的编码潜能。差异表达分析采用DESeq2软件，功能富集使用clusterProfiler包，ceRNA网络通过miRanda预测并用Cytoscape可视化。

研究结果部分，"测序数据质量控制与比对"显示，经过严格过滤后获得6.78亿条clean reads，各样本比对率均超过96.29%，GC含量稳定在43.53%-45.21%之间，数据质量可靠。"差异表达分析"鉴定出130个差异表达lncRNA（68个上调，62个下调）和341个差异mRNA（165个上调，176个下调），热图聚类分析显示样本能按被毛类型明确分组。

"GO富集分析"发现，与毛囊发育密切相关的三个细胞组分条目：角质蛋白纤维（Keratin filament）、中间纤维（Intermediate filament）和中间纤维细胞骨架（Intermediate filament cytoskeleton），均与两个关键lncRNA（TCONS_00050130和TCONS_00050142）存在共定位关系。共表达靶基因则富集在细胞因子活性（Cytokine activity）、信号转导等分子功能条目。

"KEGG通路分析"显示，共定位靶基因显著富集于雌激素信号通路（Estrogen signaling pathway）、氨基糖和核苷酸糖代谢等通路；而共表达靶基因主要涉及细胞因子-细胞因子受体相互作用（Cytokine-cytokine receptor interaction）和氧化磷酸化等通路。"ceRNA调控网络构建"鉴定出197个lncRNA-miRNA-mRNA调控对，包含11个DE lncRNAs和52个DE mRNAs，其中EPPK1、IRF4、CCL20和CXCR7等靶基因与毛囊发育密切相关。

在讨论部分，研究团队指出角质蛋白（Keratin）作为毛发的主要结构蛋白，其编码基因的差异表达直接影响毛囊发育。特别是角质蛋白15（K15）在毛囊干细胞中的表达异常会导致毛发脱落。雌激素信号通路通过毛乳头细胞和毛囊干细胞上的受体调控毛囊周期，而细胞因子作为重要的信号分子，在毛囊生长和免疫调节中发挥双重作用。研究发现的ceRNA调控网络为理解非编码RNA如何通过竞争性结合miRNA来调控毛囊发育提供了新视角。

这项研究的重要意义在于首次系统描绘了绒山羊不同被毛类型在毛囊生长早期的转录组特征，鉴定出TCONS_00050130等多个关键lncRNA及其调控网络。这些发现不仅深化了对毛囊生物学机制的认识，更为分子育种提供了EPPK1、IRF4等可操作的分子靶标，对提高绒山羊的羊绒产量和品质具有重要应用价值。未来研究可进一步验证这些lncRNA的功能，开发基于分子标记的辅助选择技术，推动绒山羊产业的精准育种发展。