H3K4me3通过调控RSPO3转录影响毛囊形态发生与发育的表观遗传机制

本研究针对绒山羊毛囊发育的表观遗传调控机制，通过CUT&Tag技术绘制了DPCs（真皮乳头细胞）中H3K4me3修饰图谱，结合RNA-seq筛选出关键靶基因RSPO3。研究发现H3K4me3通过激活RSPO3转录促进DPCs增殖并抑制凋亡，进而增强Wnt/β-catenin通路活性，为毛囊发育的分子机制提供了新见解。

毛囊发育是哺乳动物皮肤附属器官形成的关键过程，其形态发生依赖于表皮与真皮间的精密对话。其中真皮乳头细胞（DPCs）作为毛囊基底的"信号中枢"，通过分泌活性分子调控毛囊周期。然而，DPCs中表观遗传修饰如何影响毛囊发育仍存在认知空白。组蛋白H3第4位赖氨酸三甲基化（H3K4me3）作为典型的转录激活标记，在基因表达调控中发挥重要作用，但其在绒山羊DPCs中的分布特征及功能机制尚未阐明。

西北农林科技大学的研究团队在《Epigenetics》发表的研究中，首次绘制了陕北白绒山羊DPCs全基因组H3K4me3修饰图谱。通过整合CUT&Tag测序与转录组数据，发现H3K4me3通过调控R-spondin 3（RSPO3）基因的表达，激活Wnt/β-catenin信号通路，进而促进DPCs增殖并抑制凋亡。这一发现为毛囊发育的表观遗传调控提供了新视角。

研究采用CUT&Tag技术绘制H3K4me3全基因组图谱，结合胚胎期皮肤RNA-seq数据筛选差异基因；使用小分子抑制剂BCL-121和激动剂PBIT调控H3K4me3水平；构建RSPO3腺病毒过表达载体和siRNA干扰系统；通过CCK-8、EdU、Western blot等技术验证功能。

H3K4me3在DPCs基因组中的分布特征

CUT&Tag测序显示H3K4me3修饰主要富集在转录起始位点（TSS）附近，呈染色体广谱分布。Motif分析发现IRF2等转录因子结合位点显著富集，提示H3K4me3可能通过招募特定转录因子调控基因表达。

H3K4me3修饰对DPCs增殖及Wnt通路的影响

功能实验表明，提高H3K4me3水平可显著增强DPCs增殖能力，上调Wnt通路相关基因（CTNNB1、TCF4等）表达。免疫荧光证实H3K4me3促进β-catenin核转位，激活经典Wnt信号。

胚胎发育阶段H3K4me3调控差异基因鉴定

整合分析发现14,741个H3K4me3调控基因，其中RSPO3在器官形成期（E90）显著高表达。单细胞测序验证RSPO3特异性富集于DPCs，Western blot显示其表达受H3K4me3正向调控。

RSPO3在DPCs中的功能验证

过表达RSPO3显著促进DPCs增殖（CCND1、PCNA上调），抑制凋亡（BCL2上调/CASP3下调），并激活Wnt通路。相反，siRNA干扰导致增殖减弱、凋亡增加，证实RSPO3是H3K4me3下游效应分子。

该研究首次揭示H3K4me3-RSPO3-Wnt轴在毛囊发育中的核心作用：H3K4me3通过维持RSPO3启动子区开放状态促进其转录，进而增强DPCs分泌Wnt信号的能力，形成正反馈循环。这一发现不仅丰富了毛囊发育的表观遗传理论，更为绒毛生长调控提供了潜在靶点。研究采用的CUT&Tag与单细胞转录组整合策略，为其他器官发育的表观遗传研究提供了范式。