狼与家犬的基础毛色着色机理
色素沉淀是自然界中最明显的多态性状之一，表现于毛发、羽毛、鳞片等颜色的空间分布与色素类型。在所有的哺乳类与鸟类中，一组被称为黑素细胞（melanocytes）的特殊细胞负责生产黑色素（melanin），这些黑素细胞位于皮肤、毛发、眼睛、内耳、中枢神经系统和心脏，成熟的黑色素细胞通过一个被称为黑色素生成（melanogenesis）的过程产生黑色素，这些黑色素决定动物皮肤、毛发、眼睛、一些内膜以及鳞片和羽毛等身体覆盖物的颜色。
在脊椎动物胚胎发育过程中，被称为黑素母细胞（melanocytes）的黑素细胞前体形成于被称为神经嵴的外胚层区域，这些黑素母细胞会迁移到整个身体并增殖分化为成熟黑素细胞，能够产生黑色素。在这些成熟黑素细胞中有一种被称为黑素体的细胞器，可执行黑色素生成功能。皮肤中的黑素细胞的树突结构使周围的角质细胞渗透至整个表皮的基底层与毛囊中，黑素体通过这些树突转移至邻近的角质细胞中，用于产生色素。

图：表皮内黑素细胞与黑素体的排布，在黑素体中，黑色素从黑素细胞运输到周围角质细胞中

在1957年，遗传学家利特尔（Clarence Little）在《狗的毛色遗传》（The Inheritance of Coat Colour in Dogs）中首次定义的犬类毛色表型，并且认为毛色表型是由一些基因的互作形成的。利特尔用按照字母的顺序排列的命名系统来确定这些基因的位置，分别为A（Agouti）、B（Black）、C（Chinchilla）、D（Dilute）、E（Extension）、G（Grey）、M（Merle）、P（Pink-eyed dilution）、S（Spotting）和T（Ticking）基因座。另外一个R基因座，代表Roan（毛色斑驳），也被假定，如今已被认为与T基因座相同。如今除了C基因座和P基因座已不再被认可外，上述定义仍然是用于描述控制家犬毛色表型基因的常用术语。B基因座最初被认为产生黑色毛发，如今已被修订成代表棕色毛发的B。另外两个基因座，K（Black）和I（Intensity）基因座被用来描述毛色的进一步变化。到2021年，已知共有15个基因在狼与家犬的毛色表型上起作用。许多毛色表型是由基因座内和基因座之间的复杂的相互作用（如上位遗传 epistatic genetic）造成的，其中一些仍未被确认。
在家犬和狼的毛发中，毛囊内的胞内信号通路调节色素的合成。黑皮素1受体（MC1R）基因、Agouti信号蛋白（ASIP）基因和犬β防御素103（CBD103）基因在这一途径中调节真黑素与类黑素的相对合成量。这三个基因的相互作用通过一个叫做色素类型转换（pigment-type switching）的过程决定家犬与狼的基础毛色。

E基因座
E基因座上的MC1R基因位于狼和家犬的5号染色体上，编码一个黑素细胞跨膜域受体，是一种G蛋白偶联受体，通过cAMP信号通路激活真黑素合成，随后上调酪氨酸酶（TYR）、酪氨酸酶相关蛋白1（TYRP1. I）、OCA2黑素体跨膜蛋白（OCA2）和黑素体前体蛋白（PMEL）基因。位于24号染色体A基因座的ASIP基因编码的细胞外配体与MC1R结合来拮抗cAMP信号通路，阻止a-黑素细胞刺激素（a-Melanocyte Stimulating Hormone）与MC1R结合来抑制真黑素合成，同时编码一种旁分泌信号分子来促进类黑素合成。所以那些MC1R功能增强的变体或ASIP功能丧失的变体有利于真黑素而非类黑素的产生，反之亦然。位于16号染色体K基因座的CBD103基因可以编码一种分泌肽，可抑制MC1R与ASIP的拮抗作用，促进真黑素的产生。
在狼与家犬的E基因座上有7个等位基因，e1-3、eA、E、EG和Em，按顺序显性依次递增。其中e1、E、Em在家犬中非常常见，可能出现较早，而e2、e3、eA却不那么常见（这里只讨论常见的几个等位基因）。
E基因是该基因座的野生型，编码有功能活性的MC1R与真黑素，K基因座与A基因座上的基因都可以能正常表达。
e1基因是一种广泛存在于各种家犬品种中的功能缺失突变，为MC1R启动子区域的916位核苷酸由C变为T，从而使MC1R蛋白的第306个氨基酸由精氨酸变为终止密码子，从而使MC1R蛋白缺失11个氨基酸。该突变抑制真黑素产生，形成奶油色/隐性红的毛色，并且该毛色有较大变异范围，主要原因与15号染色体上的一个CNV（拷贝数变异）有关。

Em基因由MC1R基因的第706位核苷酸由A变为G，使该蛋白的第264个氨基酸由甲硫氨酸变为缬氨酸而形成。该突变会上调家犬吻部短MC1R表达水平，使得吻部产生真黑素形成黑色的吻部。然而这种黑色吻部或被称为黑色面具的表型只在某些遗传背景上可见。

德国牧羊犬的黑色吻部

在许多哺乳动物中，MC1R的显性等位基因编码纯黑色毛发，而对于家犬和狼来说，MC1R的等位基因只是决定是否产生黑色素，而黑色毛发的表达主要是由后面要提到的K基因座编码。

A基因座
狼与家犬的A基因座表型很多样，是由于存在多种独立调节的且表达时空各不相同的ASIP异构体形成的。每个ASIP异构体都有一个独特的启动子和5‘非编码第一外显子。其中腹面启动子（VP）异构体只在腹部体表表达，使腹部毛色淡化。而毛发周期启动子（HCP）异构体只在毛发周期的某些阶段表达，产生贯穿背部的带状深浅色素的毛发。第三种异构体则不参与毛色变化。VP和HCP分别位于基因组的g.23335019和g.23378834。根据这些启动子上下游区域结构变异区分了VP的两个单倍型（VP1和2）和HCP的五个单倍型（HCP1～5），在家犬中分离出五种ASIP被毛表型。这5种表型分别被称为黑背（BB）、黑鞍（BS）、刺鼠色（AG）、阴影黄（SY）和显性黄（DY），按顺序显性依次递增。

图为 由ASIP调控变异引起的5种毛色模式图（每种毛色模式可能因为其他因素影响而有所差异）

AG刺鼠色（VP2-HCP2）是祖先表型，也就是典型的狼的毛色，有浅色腹部，背部毛杆底部到顶端有真黑素或真黑素与类黑素条纹。
SY阴影黄（VP2-HCP1）的毛发周期中ASIP表达量上升，比AG有更多类黑素，毛色通常为均匀的黄色，有黑色毛尖。
BS黑鞍（VP1-HCP4）与BB黑背（VP2-HCP3～5）都在HCP处有表现为ASIP功能丧失的单倍型，BS的VP1比BB的VP2的ASIP1活性更高，产生更多类黑素，使得犬只黄色毛发面积更大，黑色毛发在背部形成马鞍状区域。BS的表现具有渐进性，因此BS与BB幼犬一般难以区分，而随着犬只成熟，类黑素的分布扩大，黑背与黑鞍犬只才容易区分。
DY显性黄（VP1-HCP1）是由于背部与腹部ASIP高表达导致，毛色呈均匀的黄色，色调变化范围大，但具体机制尚不明晰（可能有其他基因座参与修饰或者由于基因剂量变异造成）。
由于A基因座是E基因座的下位基因，因此A基因座的基因型只会影响在E基因座至少有一个E或Em等位基因的犬只毛色
还有第六种罕见的A基因座表型，被称为隐性黑（recessive black），由两个隐性ASIP等位基因 "a "的拷贝形成，该变体是由ASIP第4外显子中96位的精氨酸变为半胱氨酸引起，会导致ASIP1失活而产生黑色毛发。

图为不同毛色类型的家犬ASIP基因座的结构变异

在狼身上存在VP1与VP2，但HCP只有HCP1，HCP2，却没有HCP3～5。因为HCP3~5都不会使背部产生类黑素而导致背部为纯黑色，很明显这种表型在狼身上并不存在。

图为狼的典型ASIP1野生型毛色图案，毛发尖端呈现深色

以下为2只狼A基因座的VP与HCP基因型：
VP1-HCP1/VP2-HCP2

VP2-HCP2/VP2-HCP2

K基因座
狼和家犬的黑色毛发主要由K基因座调控。与A基因座一样，K基因座是E基因座的下位基因，因此K基因座的基因型只会影响在E基因座至少有一个E或Em等位基因的犬只毛色。K基因座的三个等位基因分别为ky、kbr和KB，按顺序显性依次递增。
KB基因是由于CBD103中一个3bp的框内缺失形成，导致第23位甘氨酸缺失。从而使CBD103DG23和ASIP竞争与MC1R的结合位点，负责稳定的真黑素的表达。

含有KB等位基因的拉布拉多犬

kbr基因会导致很多犬种的毛发呈现虎斑色，其斑纹毛色由不规则的深浅不一的类黑素和真黑素条纹组成。而在真黑素背景下是看不到虎斑色的，所以只有SY（VP2-HCP1）与DY（VP1-HCP1）个体上才能观察到虎斑表型，而对于BS（VP1-HCP4）与BB（VP2-HCP3～5）犬只只有腹部或身体末端有虎斑。虎斑表型变化范围很大，但具体机制未知。区分kbr与ky基因的遗传变异尚未被描述，但被认为是影响基因拷贝数的结构变异 。

虎斑色大丹犬

ky是祖先型等位基因，不影响ASIP与MC1R的活性，不会对狼和家犬的原有毛色产生影响。
CBD103基因属于β-防御素基因家族，该基因在家犬与狼的皮肤与呼吸道中表达，编码由中性粒细胞（neutrophils）产生的哺乳动物抗菌肽，在先天性免疫中起作用，保护上皮细胞抵御病原体。而β-防御素基因在其他物种中没有已知的与色素沉淀相关的过程，因此CBD103基因与家犬与狼等物种毛发颜色的关系可能显示出色素沉淀与免疫的潜在联系。

在对于狼的K基因座基因型与表型描述中，黑色毛发的狼基因型为KB/ky与KB/KB，典型的灰色毛色的狼为ky/ky。

家犬与狼还有诸多基因座会对毛色产生影响，这里暂时不作讨论。