KIT基因启动子区14-bp基序缺失通过跨物种保守机制调控牦牛、小鼠及人类黑色素沉积

本研究揭示了家养牦牛全白表型的遗传基础，通过387头牦牛全基因组测序发现KIT基因启动子区14-bp缺失是导致白色表型的关键变异。研究人员结合GWAS、基因编辑（CRISPR/Cas9）和跨物种验证（小鼠模型、人类黑色素瘤细胞），证实该基序通过影响E2F3/6转录因子结合调控KIT表达，进而影响黑色素合成通路。该发现不仅解析了牦牛白色表型的分子机制，更为哺乳动物色素沉积的进化保守性研究提供了新视角。

　　

在青藏高原的皑皑雪山间，野生牦牛始终保持着统一的黑色外衣，而驯化牦牛中却出现了罕见的全白品种——这种鲜明的表型差异背后隐藏着怎样的遗传密码？更引人深思的是，动物色素沉积异常不仅关乎外观，还与人类白化病、黑色素瘤等疾病密切相关。兰州大学生态学院草地农业生态系统国家重点实验室联合丹麦奥胡斯大学等机构的研究团队，在《BMC Biology》发表的研究成果，首次揭示了跨物种保守的KIT基因调控新机制。

研究人员通过全基因组测序（WGS）分析387头牦牛群体遗传结构，结合GWAS和选择清除分析锁定KIT基因启动子区14-bp缺失变异。利用双荧光素酶报告系统证实该片段为E2F3/6转录因子结合位点，其缺失使启动子活性降低42%。通过构建转基因小鼠模型（用牦牛KIT启动子替换小鼠同源区域），发现缺失该基序的小鼠腹部出现白色斑块，KIT表达量下降60%。更令人振奋的是，在人类黑色素瘤细胞（A375/A875）中敲除同源24-bp片段后，黑色素含量显著降低，免疫荧光显示色素颗粒分布异常。

基因组重测序与群体遗传结构
对140头新增及247头公开牦牛基因组数据分析显示，全白牦牛分为W1/W2两个遗传簇，提示其可能起源于不同祖先群体的杂交。选择信号分析在6号染色体72.13-73.47 Mb区间检测到最强关联信号，包含PDGFRA-KIT-KDR基因簇。

KIT启动子功能验证
保守性分析发现该14-bp序列在12种哺乳动物中高度保守，与人类黑色素细胞的H3K4me1/3组蛋白修饰标记重叠。双荧光素酶实验证明含该基序的启动子片段（pGL3-Pro2-WT）活性比突变型（pGL3-Pro2-Mut）高1.8倍，Western blot显示全白牦牛耳部组织KIT蛋白表达量仅为黑色个体的31%。

跨物种机制验证
在基因编辑小鼠中，ymKIT^{Pro14Del/Pro14Del}纯合子出现腹部白斑，皮肤组织KIT mRNA水平较野生型降低55%。人类细胞实验发现，hKIT^Pro1/Pro1细胞的黑色素含量下降37%，转录组分析揭示mTOR和p53通路显著下调。

这项研究不仅阐明了牦牛白色表型由KIT Pro14Del_Hap1单倍型与SCs6结构变异共同作用所致，更发现该14-bp基序在哺乳动物色素沉积中的跨物种保守性。从应用角度看，该发现为家畜育种提供了分子标记，从理论价值而言，为理解KIT基因的转录调控网络提供了新范式。特别值得注意的是，研究团队创造性地将家畜表型分析与人类疾病模型相结合，证实了利用畜牧模型发掘人类疾病相关保守机制的可行性，为转化医学研究开辟了新思路。