カシミアヤギ毛包生物学の解明：形態学的解析からトランスクリプトームランドスケープまで

Shedding light on cashmere goat hair follicle biology: from morphology analyses to transcriptomic landascape.

• Cristina Nocelli
• Katia Cappelli
• Stefano Capomaccio
• Luisa Pascucci
• Francesca Mercati
• Irene Pazzaglia
• Samanta Mecocci
• Marco Antonini
• Carlo Renieri

抄録

背景:

カシミアヤギは、その貴重なアンダーコートで知られています。カシミヤヤギの成長は光周期に左右されるため、主に毛包周期（アナゲン、カタゲン、テロゲン）に焦点を当てて研究されてきました。ヤギの毛包サイクルに関する正確な分子知識を持ち、毛包サイクルの段階における遺伝子発現の変化を解明し、タイミングの境界を認識することは、カシミアヤギの管理を改善し、最終的にカシミアの生産を向上させるのに役立つと考えられます。

BACKGROUND: Cashmere goat is known for its precious undercoat. Being photoperiod-dictated, cashmere growth has been studied focusing mainly on hair follicle cycle phases (anagen, catagen and telogen). An accurate molecular knowledge of the goat hair follicle cycle, disentangling gene expression changes during phases and recognizing timing boundaries, could be useful to improve cashmere goat management and ultimately cashmere production.

結果:

ヤギの毛包トランスクリプトームをより良く記述するために、我々はイタリア産カシミアヤギ5頭から分離した毛包にRNAシーケンスを適用し、アナゲン期とカタゲン期に分離した毛包に214個の異なる発現遺伝子(DEG)を同定した。遺伝子オントロジーとパスウェイ解析を行った。その結果、エストロゲン、幹細胞の多能性、熱発生、脂肪酸代謝など、毛包期に強く発現している144の重要な経路が検出された。最後に、RT-qPCRを用いて、初期アナゲン期、アナゲン期、初期カタゲン期、およびカタゲン期の別のカシミアヤギコホートの毛包および皮膚生検全体で、有望なDEGを検証しました。

RESULTS: To better describe goat's hair follicle transcriptome we applied RNA-sequencing to isolated hair follicles from five Italian cashmere goats, during the anagen and catagen phase, identifying total of 214 differentially expressed genes (DEGs): 97 were up-regulated while 117 were down-regulated in catagen with respect to anagen. Gene Ontology and pathway analysis were performed. We detected 144 significant pathways spanning from estrogen, pluripotency of stem cells, thermogenesis and fatty acid metabolism that were strongly expressed during the hair follicle phases analysed. Finally, we validated promising DEGs by RT-qPCR in the same set of samples as well as in hair follicles and entire skin biopsies of another cashmere goats cohort accounting for early anagen, anagen, early catagen, and catagen phases.

結論:

分離された毛包と同様に、いくつかの標的遺伝子は毛包の4つの段階で均一に調節されていた。セルロプラスミン(CP)とケラチン4(K4)は、成長期と休止期で明確な発現が確認された。実際、CPはほとんど発現していないのに対し、K4は毛母細胞相ではほとんど発現していなかった。特に、無毛期の初期にK4が強く発現していることから、新しい毛周期の始まりを追跡するためのマーカーとなり、カシミアの収穫に最適な時期を決定することができます。

CONCLUSIONS: As in the isolated hair follicles, some target genes were homogenously modulated during the four hair follicle phases. Ceruloplasmin (CP) and Keratin 4 (K4), confirmed their clear cut expression between growing and resting phase. In fact, K4 was almost absent in catagen phases while CP was barely expressed in anagen phases. In particular, the strong expression of K4 in early anagen makes it an eligible marker to track the beginning of a new hair cycle, and therefore defining the optimum time for cashmere harvesting.