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我国是长毛兔养殖大国和兔毛出口大国,国内消费者对于优质兔毛的需求量与日俱增,而产毛量高低与毛囊的发育情况密切相关。众所周知,毛囊是哺乳动物体内经历着周期性变化的微型器官,受到多种因素共同调控,影响毛发的产生和生长。大量文献报道同源盒C13(Homeobox C13,HOXC13)基因可以调控毛囊和毛囊相关细胞的生长和分化,影响毛囊的形态和周期性发育。前期研究中,发现HOXC13参与长毛兔毛囊周期性发育过程,但其具体调控机制尚不清楚。因此,本研究分析了HOXC13在毛囊发育过程中的功能,验证了上游因子miR-129-5p对其的调控作用,并利用ChIP-seq 技术筛选了 HOXC13 蛋白下游靶向基因,阐明了miR-129-5p/HOXC13/PRKACB分子调控网络,为揭示HOXC13在长毛兔毛囊发育过程中的作用机制奠定基础。主要研究实验结果如下:1、为了探究HOXC13在长毛兔毛囊发育过程中的作用,通过qPCR技术检测皖系长毛兔不同组织(心、肝、肺、皮肤、胃、脑和空肠)和毛囊生长周期(30d、60d、90d、120d、150d和180d)中HOXC13的表达,结果发现HOXC13在皮肤组织中的表达量显著高于其他组织(P<0.01),且HOXC13在生长期表达量最高,休止期表达量最低(P<0.01)。通过构建pcDNA3.1-HOXC13过表达质粒并转染进毛乳头细胞,结果表明,过表达HOXC13极显著促进了毛囊发育相关基因BCL2、WNT2、CCND1和LEF1的mRNA表达(P<0.01),抑制了SFRP2和TGF-β1的表达(P<0.01)。siRNA干扰HOXC13的表达极显著抑制了 BCL2、WNT2、CCND1和LEF1的mRNA表达(P<0.01),促进了SFRP2和TGF-β1的表达(P<0.01)。利用CCK8和流式细胞技术,发现HOXC13促进毛乳头细胞增殖并抑制其凋亡(P<0.01),而干扰HOXC13则抑制毛乳头细胞增殖并促进其凋亡(P<0.01)。提示HOXC13参与长毛兔毛囊发育过程。2、进一步分析了HOXC13的上游调控因子,通过RNAhybrid在线软件预测发现miR-129-5p靶向HOXC13 3’UTR。为了确认miR-129-5p是否参与长毛兔毛囊发育过程,通过qPCR技术检测不同组织和毛囊发育周期中miR-129-5p的表达,结果发现miR-129-5p在脑和皮肤中的表达量相对较高(P<0.01),且在毛囊退行期表达量最高,并且其与HOXC13在毛囊周期性发育中呈显著负相关(Pearson’s R=-0.313,P<0.05)。过表达miR-129-5p极显著抑制了毛囊发育相关基因BCL2、WNT2、CCND1和LEF1的表达(P<0.01),促进SFRP2和TGF-β1的表达(P<0.01)。抑制miR-129-5p则极显著促进了BCL2、WNT2、CCND1 和LEF1的表达(P<0.01),抑制了 TGF-β1(P<0.01)和SFRP2(P<0.05)的表达。过表达miR-129-5p抑制毛乳头细胞增殖并促进其凋亡(P<0.01);敲减miR-129-5p则促进毛乳头细胞增殖并抑制其凋亡(P<0.01)。进一步利用双荧光素酶报告基因系统验证了 miR-129-5p直接靶向HOXC13-3’UTR。利用qPCR和蛋白免疫印迹技术,证实了 miR-129-5p抑制毛乳头细胞中HOXC13 mRNA和蛋白的表达。这些结果表明miR-129-5p可以通过靶向HOXC13-3’UTR来抑制HOXC13 mRNA和蛋白的表达。3、利用ChIP-seq技术筛选了 HOXC13蛋白下游靶向基因,首先构建了HOXC13基因的Flag标签载体,转入毛乳头细胞进行ChIP-seq检测。结果发现,HOXC13-Flag共peak得到9670个富集峰,将peak序列注释到兔基因组上,其中6.1%注释在启动子区域(Promoter)。对注释在启动子区的基因进行关联分析,从中挑选出5个基因进行qPCR验证,结果表明,HOXC13对CRH、ENPP1、LDHB、PRKACB和MAP3K2都具有调控作用,并从中挑选出PRKACB作为HOXC13下游靶基因进行功能验证。4、利用双荧光素酶报告基因系统,发现HOXC13可能靶向PRKACB启动子区+1107~+1596区域,并抑制其转录,与ChIP-seq结果一致。同样对PRKACB进行功能验证发现,过表达PRKACB影响了毛囊发育相关基因的表达,同时抑制毛乳头细胞增殖并促进其凋亡。此外,共转染miR-129-5p和PRKACB显著促进了 PRKACB抑制毛乳头细胞凋亡的能力(P<0.01)。这些结果表明HOXC13可以靶向PRKACB来抑制PRKACB的表达,进而促进毛乳头细胞的增殖,从而调控毛乳头细胞的生长发育,并最终参与到毛囊的周期性发育过程。本研究证实了HOXC13能够促进毛囊的周期性发育,验证了上游因子miR-129-5p对其的调控作用,并利用ChIP-seq技术筛选了 HOXC13蛋白下游靶向基因,并挑选了PRKACB进行功能验证,阐明了 miR-129-5p/HOXC13/PRKACB分子调控网络,为揭示HOXC13在长毛兔毛囊发育过程中的作用机制奠定基础。