【摘要】：深入系統(tǒng)地研究長非編碼RNA的生理功能并揭示其發(fā)揮功能的分子機(jī)制是當(dāng)前RNA研究領(lǐng)域的核心科學(xué)問題之一。目前,對(duì)于長非編碼RNA的研究主要集中于細(xì)胞核定位的lncRNA,而鑒定到細(xì)胞質(zhì)定位的IncRNA還不多,對(duì)其分子機(jī)制研究還不深入。本研究團(tuán)隊(duì)前期鑒定到一個(gè)受MyoD調(diào)控的骨骼肌組織特異表達(dá)的長非編碼RNA—Linc-RAM。分子機(jī)制研究表明:細(xì)胞核內(nèi)Linc-RAM通過直接結(jié)合MyoD調(diào)控骨骼肌細(xì)胞分化。進(jìn)一步的探究發(fā)現(xiàn),Linc-RAM在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中均有分布。然而,細(xì)胞質(zhì)中Linc-RAM是如何發(fā)揮功能的我們并不清楚。因此本文的科學(xué)問題是探索細(xì)胞質(zhì)中Linc-RAM促進(jìn)骨骼肌細(xì)胞分化的分子機(jī)制。為此,我們首先采用了 RNA pull-down結(jié)合質(zhì)譜的方法鑒定Linc-RAM在細(xì)胞質(zhì)中的結(jié)合蛋白。在幾個(gè)候選蛋白分子中,我們感興趣的是糖原磷酸化酶(Glycogen phosphorylase,PYGM)。隨后,利用 RIP(RNA immunoprecipitation)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了細(xì)胞質(zhì)中Linc-RAM 的確與 PYGM 結(jié)合。EMSA(Electrophoresis mobility shift assay)和BIAcore(Biomolecular Interaction Analysis)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了兩者的直接結(jié)合。有趣的是,我們發(fā)現(xiàn)PYGM的表達(dá)隨著骨骼肌細(xì)胞分化而上調(diào),這提示PYGM可能參與骨骼肌細(xì)胞分化。深入研究表明,過表達(dá)PYGM促進(jìn)骨骼肌細(xì)胞分化,敲低PYGM的表達(dá)則抑制骨骼肌細(xì)胞分化;實(shí)際上,當(dāng)阻礙了 PYGM酶活性后,骨骼肌細(xì)胞的分化受到抑制。更進(jìn)一步地,我們發(fā)現(xiàn)敲低PYGM表達(dá)后,Linc-RAM不再促進(jìn)細(xì)胞分化,這表明骨骼肌細(xì)胞的分化需要Linc-RAM與PYGM共同作用。分子機(jī)制上,我們發(fā)現(xiàn)Linc-RAM調(diào)控PYGM酶活性,因此細(xì)胞質(zhì)中Linc-RAM促進(jìn)骨骼肌細(xì)胞分化是通過調(diào)控糖原磷酸化酶PYGM活性實(shí)現(xiàn)的。然而,PYGM是如何促進(jìn)骨骼肌細(xì)胞分化的呢?干擾Linc-RAM及PYGM的表達(dá)后,通過分析糖原代謝通路、糖酵解代謝通路以及磷酸戊糖途徑關(guān)鍵酶的變化,最終我們推測(cè)果糖-1,6二磷酸(FDP)在Linc-RAM/PYGM介導(dǎo)的細(xì)胞分化中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。這一想法正在驗(yàn)證中。目前,長非編碼RNA對(duì)細(xì)胞代謝調(diào)控的研究還比較少。深入研究長非編碼RNA調(diào)控細(xì)胞代謝的生理功能具有一定的創(chuàng)新性。而本文鑒定到的細(xì)胞質(zhì)中與Linc-RAM結(jié)合的蛋白分子糖原磷酸化酶PYGM,有望揭示細(xì)胞質(zhì)中長非編碼RNA與代謝酶相互作用調(diào)控細(xì)胞分化的新機(jī)制。近來的研究表明微小RNA(microRNAs)調(diào)控骨骼肌干細(xì)胞功能。已有報(bào)道表明miR-127在骨骼肌組織中過表達(dá),但是miR-127在骨骼骨骼肌細(xì)胞分化以及肌肉組織損傷再生過程中的作用還不清楚。本研究發(fā)現(xiàn),miR-127隨著骨骼骨骼肌細(xì)胞分化而表達(dá)上調(diào);在骨骼骨骼肌細(xì)胞中過表達(dá)miR-127則促進(jìn)骨骼肌細(xì)胞分化。為了進(jìn)一步研究miR-127在骨骼肌發(fā)育和損傷再生中的作用,我們制備了 miR-127的轉(zhuǎn)基因小鼠。與野生型小鼠相比,miR-127轉(zhuǎn)基因小鼠骨骼肌損傷再生的速度加快;進(jìn)一步研究表明miR-127是通過促進(jìn)骨骼肌干細(xì)胞分化從而加快骨骼肌組織損傷再生的。分子機(jī)制上,我們篩選到了一個(gè)G蛋白偶聯(lián)受體磷酸鞘氨醇-3 受體 S1PR3(sphingosine-1-phosphate receptor 3)作為 miR-127 的靶基因。研究結(jié)果表明,miR-127是通過調(diào)控S1PR3的表達(dá)促進(jìn)骨骼骨骼肌細(xì)胞分化的。重要的是,我們還發(fā)現(xiàn)過表達(dá)miR-127顯著緩解了mdx小鼠(人類肌營養(yǎng)不良小鼠模型)的肌營養(yǎng)不良表型。因此,miR-127可能作為治療人類骨骼肌疾病的潛在靶點(diǎn)。
【圖文】：

儲(chǔ)存糖原：當(dāng)血糖濃度低于［Ｈ常水平時(shí)，，肝糖原降解最終釋放葡萄糖入血：骨骼肌儲(chǔ)存的糖原用于肌肉的逡逑收縮運(yùn)動(dòng)。逡逑糖原分解代謝（圖１－５）是指糖原在酶的催化作用下逐漸分解釋放６－磷酸葡萄糖和葡萄糖的過程。首逡逑先，糖原磷酸化酶Ａ對(duì)糖原顆粒的磷酸解。糖原磷酸化酶Ａ結(jié)合糖原顆粒的非還原忡末端。每催化一次反逡逑應(yīng)就產(chǎn)生一個(gè)１－磷酸葡萄糖，糖原顆粒也隨之減少一個(gè)葡萄糖殘基。在距離ａ－１．６糖ｔｆ鍵４個(gè)葡萄糖分了？位逡逑置時(shí)，磷酸化酶Ａ是沒有催化活忡的，因?yàn)檫@一結(jié)構(gòu)不適于磷酸化酶Ａ的催化中心。糖原顆粒這一縮短的逡逑分支被稱為“限制糊精＇磷酸化酶Ａ要繼續(xù)發(fā)揮活性就必須移除“限制糊精＇邋這就需要糖原代謝的第二個(gè)逡逑酶分支酶發(fā)揮活性�！跋拗坪钡模常磦�(gè)葡萄糖殘基首先在分支酶的作用下移位到鄰近糖原分支的非還原逡逑型末端；然Ｇ，分支酶水解ａ－１．６糖鍵并釋放一分了？葡萄糖。６－磷酸葡萄糖是在變位酶的作用下產(chǎn)生的。逡逑磷酸化酶Ａ催化糖原產(chǎn)生的Ｉ？磷酸葡萄糖在變位酶的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)椋�？磷酸葡萄糖。因�(yàn)楦闻K、腎臟以及小逡逑腸組織中存在葡萄糖－６－磷酸酶，因而只有在這三種組織中６－磷酸葡萄糖ｊ能夠轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟�。葡萄糖進(jìn)入逡逑血液Ｇ？就會(huì)被其他組織所利用，尤其是yL經(jīng)組織、紅細(xì)胞和腎卜．腺髓質(zhì)。其他組織尤其是骨骼肌組織，６－逡逑磷酸葡萄糖進(jìn)入糖酵解途徑產(chǎn)生能f�。辶x咸竊姿嶧甘翹竊壞墓丶

本文編號(hào)：2600601