猪骨骼肌卫星细胞增殖分化过程中的基因表达调控网络及KLF6基因的功能研究
发布时间：2021-07-09 14:34
骨骼肌是动物体内最丰富的组织,出生后肌肉的生长发育和再生过程主要依靠骨骼肌卫星细胞的增殖和分化。已有研究表明骨骼肌卫星细胞的增殖和分化过程受到多种与肌肉发育相关的信号通路、转录因子及表观修饰的调控,但是在不同猪种骨骼肌的发育过程中的调控作用和机制尚不清楚。我们选择在生长速度和肉质方面存在差异的约克夏猪和监利猪为研究对象,对两猪种骨骼肌卫星细胞增殖和分化6个阶段进行RNA-seq测序,以分析调控不同猪种骨骼肌卫星细胞增殖和分化的基因表达模式、关键信号通路并对差异表达基因进行功能验证。主要研究结果如下:（1）利用组织块消化法分离了监利猪和约克夏猪的骨骼肌卫星细胞,通过免疫荧光实验发现,PAX7阳性细胞的比例为98%,纯度较高;Myo D和My HC荧光活性较强,细胞的增殖和分化能力较好,分离出的卫星细胞可用于后续的实验。光学显微镜下观察骨骼肌卫星细胞在增殖0h、24h（分化0h）,分化12h、24h、48h和72h的形态,分化48h时大量肌管生成。通过Ed U增殖实验和WB实验证明监利猪骨骼肌卫星细胞的增殖和分化能力比约克夏猪强。（2）将约克夏猪和监利猪骨骼肌卫星增殖过程中筛选到的差异基因...
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
肌管的形成示意图(DUMONT,NA,etal.,2015)
华中农业大学2020届博士研究生学位（毕业）论文6细胞中典型的Wnt信号通路的激活有关，可以被Wnt抑制剂抑制。此外，老年小鼠血清中与卷曲蛋白家族(Wnt受体)结合的成分可能是老年细胞中Wnt信号通路升高的原因。这些结果表明，Wnt信号通路可能在组织特异性干细胞衰老和随年龄增长的组织纤维化中起关键作用(BRACK,AS,etal.,2007)。Notch信号通路可以抑制卫星细胞的激活，维持细胞池处于静止状态，并在激活后调节卫星细胞的命运，调控成年肌肉再生(BAGHDADI,MB,etal.,2018,FUJIMAKI,S,etal.,2018)。BaghdadiMB等研究发现Notch信号通路对于小鼠卫星细胞的稳态的维持起到重要的作用(BAGHDADI,MB,etal.,2018)。Notch1的活性胞内结构域NICD1的异位表达可以挽救PAX7缺失的卫星细胞，使其恢复增殖潜能。表达NICD1的卫星细胞不会发生肌原性分化而是分化成棕色脂肪。Notch信号通路的激活会对缺失PAX7的卫星细胞有补偿作用，促进成年骨骼肌中棕色脂肪的形成（图1-2）。Notch信号通路缺失会影响卫星细胞的生成所以会导致及营养不良(JIANG,C,etal.,2014)。图1-2Notch信号通路在卫星细胞分化过程中的作用(SUEDA,RandKAGEYAMA,R,2020)Fig1-2TheroleofNotchsignalingpathwayduringsatellitecelldifferentiation.在骨骼肌中约有90%葡萄糖是在胰岛素的刺激下被利用的，因此胰岛素在调节葡萄糖代谢和能量稳态中发挥重要作用(KRAEGEN,EW,etal.,1985)。胰岛素可以参与PI3K/AKT信号通路并促进葡萄糖转运、糖原蛋白质合成，从而调节骨骼肌代谢（图1-3）。研究发现敲除AKT或IRS受体蛋白可明显降低胰岛素诱导的葡萄糖摄取，而过表达AKT可增加葡萄糖摄取(NG,Y,etal.,2008)。AKT直接磷酸化AS160，诱导GLUT4易位，GLUT4从储存囊泡转运至质膜，并在胰岛素和AKT的刺激下运
猪骨骼肌卫星细胞增殖分化过程中的基因表达调控网络及KLF6基因的功能研究7输骨骼肌中的葡萄糖(OSORIO-FUENTEALBA,C,etal.,2013,THORENS,BandMUECKLER,M,2010)。AKT的结构激活形式是促进L6肌管中糖原的合成(UEKI,K,etal.,1998)。随后的研究发现，被激活的AKT可促进骨骼肌糖原合成，激活糖原合成酶(GS)将葡萄糖-6-磷酸转导到糖原，并抑制GSK-3(WAN,M,etal.,2013)。在骨骼肌中，胰岛素通过调节蛋白翻译的起始步骤来刺激蛋白的合成，加速mRNA的翻译(VARY,TC,etal.,2001)。因此，PI3K/AKT介导的糖转运和糖原合成功能障碍在肥胖和II型糖尿病的发生中起重要作用。图1-3正常状态下肌肉组织中PI3K/AKT通路及胰岛素抵抗(HUANG,X,etal.,2018)Fig1-3PI3K/AKTpathwayinmuscletissuewhennormalstateandinsulinresistance除了这些经典的信号通路外，骨骼肌卫星细胞的生长还受到很多其它的信号通路的调控。敲低CSRP3基因可以调控TGF-β信号通路中的Smad3基因的磷酸化从而抑制鸡骨骼肌卫星细胞的分化(HAN,S,etal.,2019)。成纤维细胞生长因子(FGFs)是骨骼肌卫星细胞自我更新所必需的，也是维持和修复骨骼肌所必需的，研究发现阻碍FGF信号通路可以抑制骨骼肌卫星细胞的修复和肌肉损伤后的修复。使用P38通路的抑制剂处理牛的骨骼肌卫星细胞有利于PAX7基因的表达并且抑制肌细胞的融合，有利于卫星细胞的增殖和肌肉组织的培养(DING,S,etal.,2018)。AMPK在骨骼肌中通过反复的激活肌肉收缩，在控制能量平衡的细胞过程起到了连接的作用，已经成为控制肌纤维大孝增大和再生的一个关键因素(THOMSON,DM,2018)。
本文编号：3273928
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
肌管的形成示意图(DUMONT,NA,etal.,2015)
华中农业大学2020届博士研究生学位（毕业）论文6细胞中典型的Wnt信号通路的激活有关，可以被Wnt抑制剂抑制。此外，老年小鼠血清中与卷曲蛋白家族(Wnt受体)结合的成分可能是老年细胞中Wnt信号通路升高的原因。这些结果表明，Wnt信号通路可能在组织特异性干细胞衰老和随年龄增长的组织纤维化中起关键作用(BRACK,AS,etal.,2007)。Notch信号通路可以抑制卫星细胞的激活，维持细胞池处于静止状态，并在激活后调节卫星细胞的命运，调控成年肌肉再生(BAGHDADI,MB,etal.,2018,FUJIMAKI,S,etal.,2018)。BaghdadiMB等研究发现Notch信号通路对于小鼠卫星细胞的稳态的维持起到重要的作用(BAGHDADI,MB,etal.,2018)。Notch1的活性胞内结构域NICD1的异位表达可以挽救PAX7缺失的卫星细胞，使其恢复增殖潜能。表达NICD1的卫星细胞不会发生肌原性分化而是分化成棕色脂肪。Notch信号通路的激活会对缺失PAX7的卫星细胞有补偿作用，促进成年骨骼肌中棕色脂肪的形成（图1-2）。Notch信号通路缺失会影响卫星细胞的生成所以会导致及营养不良(JIANG,C,etal.,2014)。图1-2Notch信号通路在卫星细胞分化过程中的作用(SUEDA,RandKAGEYAMA,R,2020)Fig1-2TheroleofNotchsignalingpathwayduringsatellitecelldifferentiation.在骨骼肌中约有90%葡萄糖是在胰岛素的刺激下被利用的，因此胰岛素在调节葡萄糖代谢和能量稳态中发挥重要作用(KRAEGEN,EW,etal.,1985)。胰岛素可以参与PI3K/AKT信号通路并促进葡萄糖转运、糖原蛋白质合成，从而调节骨骼肌代谢（图1-3）。研究发现敲除AKT或IRS受体蛋白可明显降低胰岛素诱导的葡萄糖摄取，而过表达AKT可增加葡萄糖摄取(NG,Y,etal.,2008)。AKT直接磷酸化AS160，诱导GLUT4易位，GLUT4从储存囊泡转运至质膜，并在胰岛素和AKT的刺激下运
猪骨骼肌卫星细胞增殖分化过程中的基因表达调控网络及KLF6基因的功能研究7输骨骼肌中的葡萄糖(OSORIO-FUENTEALBA,C,etal.,2013,THORENS,BandMUECKLER,M,2010)。AKT的结构激活形式是促进L6肌管中糖原的合成(UEKI,K,etal.,1998)。随后的研究发现，被激活的AKT可促进骨骼肌糖原合成，激活糖原合成酶(GS)将葡萄糖-6-磷酸转导到糖原，并抑制GSK-3(WAN,M,etal.,2013)。在骨骼肌中，胰岛素通过调节蛋白翻译的起始步骤来刺激蛋白的合成，加速mRNA的翻译(VARY,TC,etal.,2001)。因此，PI3K/AKT介导的糖转运和糖原合成功能障碍在肥胖和II型糖尿病的发生中起重要作用。图1-3正常状态下肌肉组织中PI3K/AKT通路及胰岛素抵抗(HUANG,X,etal.,2018)Fig1-3PI3K/AKTpathwayinmuscletissuewhennormalstateandinsulinresistance除了这些经典的信号通路外，骨骼肌卫星细胞的生长还受到很多其它的信号通路的调控。敲低CSRP3基因可以调控TGF-β信号通路中的Smad3基因的磷酸化从而抑制鸡骨骼肌卫星细胞的分化(HAN,S,etal.,2019)。成纤维细胞生长因子(FGFs)是骨骼肌卫星细胞自我更新所必需的，也是维持和修复骨骼肌所必需的，研究发现阻碍FGF信号通路可以抑制骨骼肌卫星细胞的修复和肌肉损伤后的修复。使用P38通路的抑制剂处理牛的骨骼肌卫星细胞有利于PAX7基因的表达并且抑制肌细胞的融合，有利于卫星细胞的增殖和肌肉组织的培养(DING,S,etal.,2018)。AMPK在骨骼肌中通过反复的激活肌肉收缩，在控制能量平衡的细胞过程起到了连接的作用，已经成为控制肌纤维大孝增大和再生的一个关键因素(THOMSON,DM,2018)。
本文编号：3273928
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