《Cellular Signalling》：DCN promotes dermal papilla cells proliferation by escaping chi-miR-497-5p mediated repression via circPIEZO2 sponging
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DCN调控cashmere山羊毛发生长发育的分子机制研究显示，circPIEZO2通过海绵作用chi-miR-497-5p增强DCN表达，激活Wnt/β-catenin通路促进DPCs增殖并抑制凋亡，为养羊和脱发治疗提供新靶点。
张同同|钟振宇|李翔|杜建绵|王欣
中国陕西省杨凌市西北农林科技大学动物科学与技术学院，陕西省动物遗传、育种与繁殖重点实验室，邮编712100。
摘要
真皮乳头细胞（DPCs）的增殖和凋亡对毛囊的形态发生和发育至关重要。高通量测序数据显示，在羊绒山羊毛囊的器官发生阶段，decorin（DCN）在真皮谱系细胞中高度表达。然而，其在毛囊形态发生和发育中的具体功能及其调控机制仍不清楚。本研究重点探讨了DCN在DPCs中的作用，功能实验表明DCN的过表达显著促进了DPCs的增殖并抑制了其凋亡。进一步的转录组分析鉴定了一种名为circPIEZO2的circRNA，它与DCN呈正相关表达。功能验证显示，抑制circPIEZO2可以抑制DPCs的增殖并诱导其凋亡。机制研究表明，circPIEZO2主要位于细胞质中，它作为chi-miR-497-5p的分子海绵，通过结合chi-miR-497-5p来缓解其对DCN基因3’UTR的抑制作用，从而上调DCN的表达。重要的是，DCN或circPIEZO2的过表达均激活了Wnt/β-连环蛋白信号通路，并上调了其下游增殖相关基因Cyclin D1和C-myc的表达；相反，chi-miR-497-5p的过表达则抑制了这一通路的活性。总之，本研究阐明了circPIEZO2/chi-miR-497-5p/DCN调控轴在调节DPCs增殖和凋亡中的核心作用。这些发现为羊绒山羊的育种提供了新的潜在靶点，并为脱发治疗提供了理论基础。
引言
陕北白绒山羊是一种经济价值较高的家畜品种，因其产出的羊绒而受到重视。对羊绒山羊的密集遗传选择极大地提高了其羊绒产量，但同时也伴随着羊绒质量的下降，尤其是羊绒细度的普遍降低[1,2]。羊绒的核心价值在于其细度、柔软度和保暖性[3]。较粗的纤维会降低羊绒相关产品的经济价值。由于次级毛囊的数量和特性直接影响羊绒的质量，因此研究羊绒山羊毛囊的形态发生和发育调控机制具有重要意义。在羊绒山羊的胚胎发育过程中，毛囊形态发生分为三个阶段：诱导期（约胚胎第60天，E60）、器官发生期（约胚胎第90天，E90）和细胞分化期（约胚胎第120天，E120）[4]。DPCs位于毛囊基部的凸起区域，起源于浓缩的真皮细胞聚集体。DPCs被毛囊基质细胞包裹，并传递促进基质细胞增殖、向上迁移及分化为毛干和内根鞘的分子信号[5,6]。因此，DPCs是毛囊形态发生和发育的核心调控因子。在之前的研究中，我们分析了陕北白绒山羊在E60、E90和E120时期的皮肤组织转录组，鉴定出许多可能参与这一过程的功能基因[7]。其中，DCN基因在真皮细胞中表达显著[4,8]，通常被用作识别真皮谱系细胞的标记基因，但其在DPCs中的功能尚不清楚。
DCN是一种关键的细胞外基质蛋白，通过与多种受体和调控因子相互作用来调控细胞增殖、凋亡、迁移等过程[9,10]。在毛囊生物学中，DCN对毛囊的发育、周期更新、再生和健康维持至关重要[11,12]。特异性敲除皮肤中的DCN会导致真皮变薄和毛囊缩短[13]。然而，DCN在羊绒山羊毛囊发育中的具体机制仍不明确。鉴于基因表达调控常常涉及非编码RNA，我们之前的转录组数据鉴定出多种可能调控DCN的circRNA[7,14]。circRNA通过多种机制精确调节基因表达，包括反向剪接的调控、经典剪接效率的调节、miRNA分子海绵活性以及功能性肽的编码[15,16]。例如，circCSPP1通过竞争性结合miR-10a来调控BMP7的表达，从而影响Hu羊的DPCs增殖[17]。这表明circRNA可能是DCN及其下游通路的关键调控因子。
本研究发现DCN基因在羊绒山羊毛囊形态发生的不同阶段表现出差异表达，并与circPIEZO2存在正相关调控关系。因此，我们旨在阐明DCN和circPIEZO2在毛囊形态发生中的作用及其调控机制。这些发现可能为羊绒山羊的育种提供新的见解，并为脱发治疗提供潜在的靶点。
实验部分
皮肤组织采集
从陕北白绒山羊胎儿的三个发育阶段（E60、E90和E120）收集皮肤组织样本，每个阶段采集三只胎儿（n = 9只，共9个样本）[4]。在母体麻醉后，通过手术取出胎儿并采集背部皮肤组织。样本立即浸入DNA/RNA保存液中，并储存在-80°C下[7]。细胞培养和转染
从陕北白绒山羊次级毛囊中分离出的DPCs在DMEM/F12培养基中培养[18]。同时培养HEK293T和HEK293A细胞。DCN促进DPCs的增殖并抑制其凋亡
首先，检测了羊绒山羊不同组织中DCN的表达模式。表达谱分析结果显示，DCN在皮肤组织中表达显著（图1A），而在毛囊器官发生阶段皮肤中的表达存在差异（图1B），这表明DCN参与了毛囊的发育过程。根据我们之前的单细胞RNA测序数据[4]，DCN主要在真皮谱系细胞中表达。因此，我们...讨论
毛囊的发育是一个涉及上皮细胞和真皮间充质细胞相互作用的过程。作为真皮间充质细胞的关键成员之一，DPCs在毛囊的形态发生和维持中起着关键作用[24,25]。DPCs位于毛囊基部的凸起区域，起源于真皮浓缩物，被基质细胞包裹，并向这些细胞发送信号，促进其增殖和向上分化为毛干和内根鞘[5,6]。结论
通过系统分析，本研究表明circPIEZO2通过chi-miR-497-5p/DCN轴调控Wnt/β-连环蛋白信号通路，从而影响羊绒山羊中DPCs的功能。这些发现不仅丰富了非编码RNA在毛囊发育中的调控理论框架，还为羊绒山羊的育种和脱发治疗提供了新的见解。资助
本研究得到了国家自然科学基金（项目编号U23A20226, 31972556）和中国农业研究系统（项目编号CARS-39-03）的财政支持。伦理批准和参与同意
所有动物实验均获得了西北农林科技大学实验动物管理委员会的批准（批准编号：2014ZX08008–002），并严格遵守了机构指南。作者贡献声明
张同同：撰写——原始稿件、数据可视化、验证、概念构思。钟振宇：数据可视化、验证。李翔：数据可视化、验证。杜建绵：数据可视化、验证。王欣：撰写——审稿与编辑、数据管理、概念构思。
