内蒙古绒山羊毛囊生长关键因素的蛋白质组学解析：解锁 “软黄金” 生长密码

为探究绒山羊毛囊生长分子机制，内蒙古农业大学研究人员开展蛋白质组分析，发现 631 个差异表达蛋白，为提高羊绒品质提供新策略。

　　羊绒，素有 “软黄金” 的美誉，因其柔软、细腻、轻盈的特性，在纺织行业中占据着重要地位，是绒山羊皮肤产生的具有极高经济价值的产物。绒山羊的绒毛生长，依赖于次级毛囊（Secondary hair follicle，SHF）的周期性变化，经历生长期（anagen）、退行期（catagen）和休止期（telogen）。每年，当毛囊从相对静止的休止期过渡到活跃增殖的生长期时，羊绒纤维便开始生长；而进入退行期后，毛囊停止生长，直径和长度都会减小。

尽管毛囊生长周期对羊绒生产至关重要，但长期以来，从休止期到生长期转变的分子机制却一直是个谜。这一知识空白，不仅限制了我们对羊绒生长本质的理解，也阻碍了通过科学手段提高羊绒产量和质量的努力。为了揭开这一神秘面纱，深入探索毛囊生长的分子调控网络，内蒙古农业大学的研究人员开展了一项极具意义的研究。

研究人员以内蒙古绒山羊为研究对象，精心挑选了三只健康的 2 岁雌性山羊，分别在毛囊休止期（3 月）和生长期（9 月）采集背部皮肤样本。为确保实验的科学性和严谨性，所有实验动物的选取、样本采集及后续操作，均严格遵循国际动物实验伦理准则，并获得了内蒙古农业大学科研与学术伦理委员会的批准。

在本次研究中，研究人员运用了多种先进的技术方法。首先是 SWATH 质谱技术（Sequential windowed acquisition of all theoretical fragment ions，即顺序窗口采集所有理论碎片离子技术 ），它能全面、高效地捕获生物样本中肽前体的所有可识别碎片离子，实现大规模蛋白质定量分析。其次，利用蛋白质免疫印迹法（Western blotting）对关键蛋白的表达水平进行验证；通过免疫组织化学染色技术，精准定位特定蛋白在皮肤组织中的表达位置。此外，还借助生物信息学分析，包括基因本体论（Gene Ontology，GO）分析、京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）通路分析以及蛋白 - 蛋白相互作用（Protein-protein interaction，PPI）网络构建，深入挖掘差异表达蛋白的生物学功能和潜在调控机制。

研究结果

1. 蛋白质组变化：研究人员通过 IDA/SWATH-MS 蛋白质组分析，共检测到 2414 种蛋白质。主成分分析（Principal component analysis，PCA）显示，生长期和休止期的蛋白质分布存在显著差异。进一步分析发现，有 631 种蛋白质在两个时期呈现差异表达，其中 503 种在生长期上调，128 种下调。这些差异表达蛋白主要包括核糖体蛋白（r-proteins）、真核翻译起始因子（Eukaryotic translation initiation factors，EIFs）、角蛋白（Keratin，KRT）家族成员以及 S100 家族蛋白。
2. 功能富集分析：GO 和 KEGG 通路富集分析表明，差异表达蛋白在细胞黏附、蛋白质运输与折叠、RNA 加工与剪接等生物学过程中显著富集。在细胞组分方面，主要富集于细胞外外泌体、细胞质和细胞核；在分子功能上，多与 poly (A) RNA 结合、蛋白质结合和 RNA 结合相关。KEGG 通路分析还发现，差异表达蛋白与代谢相关通路，如三羧酸（TCA）循环、丙酸代谢以及脂肪酸代谢通路密切相关。此外，还涉及 TGF-β 信号通路、VEGF 信号通路和 Wnt 信号通路等与毛囊生长相关的重要通路。
3. 蛋白 - 蛋白相互作用分析：通过 STRING 和 Cytoscape 软件构建 PPI 网络，并利用 MCODE 插件进行模块分析，发现得分最高的模块主要由 r-proteins 和 EIFs 组成，提示在毛囊生长期间，皮肤中的 DNA 转录和蛋白质翻译活动显著增强。得分第二的模块则主要由 KRT 家族成员构成，表明角蛋白在毛囊生长过程中起着至关重要的作用。
4. Western blotting 验证：研究人员选取了 KRT25 和 KRT71 进行 Western blotting 验证，结果显示这两种角蛋白在生长期的表达量明显高于休止期，与 SWATH-MS 分析结果一致，进一步证实了蛋白质组学数据的可靠性。
5. 免疫组织化学定位：免疫组织化学染色结果显示，KRT25、KRT71 和 KRT82 均在绒山羊皮肤的次级毛囊中表达。其中，KRT25 定位于内根鞘（Inner root sheath，IRS），KRT82 定位于外根鞘（Outer root sheath，ORS），KRT71 在内根鞘和外根鞘均有表达。

研究结论与意义

本研究通过蛋白质组学分析，全面揭示了内蒙古绒山羊毛囊在休止期和生长期的蛋白质表达差异，鉴定出一系列与毛囊生长相关的关键蛋白和信号通路。研究发现，细胞外外泌体、脂肪酸代谢以及角蛋白家族在毛囊生长调控中发挥着重要作用。这些结果不仅为深入理解绒山羊毛囊生长的分子机制提供了新视角，还为通过遗传育种手段提高羊绒品质提供了潜在的分子靶点和理论依据，具有重要的科学意义和应用价值。

此次研究成果发表在《BMC Veterinary Research》期刊上，为该领域的进一步研究奠定了坚实基础，有望推动绒山羊养殖产业的可持续发展，助力实现优质羊绒的高效生产。