长非编码RNA Linc-RAM通过调控糖原磷酸化酶活性促进骨骼肌细胞分化
发布时间：2020-03-25 23:33
【摘要】：深入系统地研究长非编码RNA的生理功能并揭示其发挥功能的分子机制是当前RNA研究领域的核心科学问题之一。目前,对于长非编码RNA的研究主要集中于细胞核定位的lncRNA,而鉴定到细胞质定位的IncRNA还不多,对其分子机制研究还不深入。本研究团队前期鉴定到一个受MyoD调控的骨骼肌组织特异表达的长非编码RNA—Linc-RAM。分子机制研究表明:细胞核内Linc-RAM通过直接结合MyoD调控骨骼肌细胞分化。进一步的探究发现,Linc-RAM在细胞核和细胞质中均有分布。然而,细胞质中Linc-RAM是如何发挥功能的我们并不清楚。因此本文的科学问题是探索细胞质中Linc-RAM促进骨骼肌细胞分化的分子机制。为此,我们首先采用了 RNA pull-down结合质谱的方法鉴定Linc-RAM在细胞质中的结合蛋白。在几个候选蛋白分子中,我们感兴趣的是糖原磷酸化酶(Glycogen phosphorylase,PYGM)。随后,利用 RIP(RNA immunoprecipitation)实验验证了细胞质中Linc-RAM 的确与 PYGM 结合。EMSA(Electrophoresis mobility shift assay)和BIAcore(Biomolecular Interaction Analysis)实验进一步验证了两者的直接结合。有趣的是,我们发现PYGM的表达随着骨骼肌细胞分化而上调,这提示PYGM可能参与骨骼肌细胞分化。深入研究表明,过表达PYGM促进骨骼肌细胞分化,敲低PYGM的表达则抑制骨骼肌细胞分化;实际上,当阻碍了 PYGM酶活性后,骨骼肌细胞的分化受到抑制。更进一步地,我们发现敲低PYGM表达后,Linc-RAM不再促进细胞分化,这表明骨骼肌细胞的分化需要Linc-RAM与PYGM共同作用。分子机制上,我们发现Linc-RAM调控PYGM酶活性,因此细胞质中Linc-RAM促进骨骼肌细胞分化是通过调控糖原磷酸化酶PYGM活性实现的。然而,PYGM是如何促进骨骼肌细胞分化的呢?干扰Linc-RAM及PYGM的表达后,通过分析糖原代谢通路、糖酵解代谢通路以及磷酸戊糖途径关键酶的变化,最终我们推测果糖-1,6二磷酸(FDP)在Linc-RAM/PYGM介导的细胞分化中发挥了关键作用。这一想法正在验证中。目前,长非编码RNA对细胞代谢调控的研究还比较少。深入研究长非编码RNA调控细胞代谢的生理功能具有一定的创新性。而本文鉴定到的细胞质中与Linc-RAM结合的蛋白分子糖原磷酸化酶PYGM,有望揭示细胞质中长非编码RNA与代谢酶相互作用调控细胞分化的新机制。近来的研究表明微小RNA(microRNAs)调控骨骼肌干细胞功能。已有报道表明miR-127在骨骼肌组织中过表达,但是miR-127在骨骼骨骼肌细胞分化以及肌肉组织损伤再生过程中的作用还不清楚。本研究发现,miR-127随着骨骼骨骼肌细胞分化而表达上调;在骨骼骨骼肌细胞中过表达miR-127则促进骨骼肌细胞分化。为了进一步研究miR-127在骨骼肌发育和损伤再生中的作用,我们制备了 miR-127的转基因小鼠。与野生型小鼠相比,miR-127转基因小鼠骨骼肌损伤再生的速度加快;进一步研究表明miR-127是通过促进骨骼肌干细胞分化从而加快骨骼肌组织损伤再生的。分子机制上,我们筛选到了一个G蛋白偶联受体磷酸鞘氨醇-3 受体 S1PR3(sphingosine-1-phosphate receptor 3)作为 miR-127 的靶基因。研究结果表明,miR-127是通过调控S1PR3的表达促进骨骼骨骼肌细胞分化的。重要的是,我们还发现过表达miR-127显著缓解了mdx小鼠(人类肌营养不良小鼠模型)的肌营养不良表型。因此,miR-127可能作为治疗人类骨骼肌疾病的潜在靶点。
【图文】：
储存糖原：当血糖浓度低于［Ｈ常水平时，，肝糖原降解最终释放葡萄糖入血：骨骼肌储存的糖原用于肌肉的逡逑收缩运动。逡逑糖原分解代谢（图１－５）是指糖原在酶的催化作用下逐渐分解释放６－磷酸葡萄糖和葡萄糖的过程。首逡逑先，糖原磷酸化酶Ａ对糖原颗粒的磷酸解。糖原磷酸化酶Ａ结合糖原颗粒的非还原忡末端。每催化一次反逡逑应就产生一个１－磷酸葡萄糖，糖原颗粒也随之减少一个葡萄糖残基。在距离ａ－１．６糖ｔｆ键４个葡萄糖分了？位逡逑置时，磷酸化酶Ａ是没有催化活忡的，因为这一结构不适于磷酸化酶Ａ的催化中心。糖原颗粒这一缩短的逡逑分支被称为“限制糊精＇磷酸化酶Ａ要继续发挥活性就必须移除“限制糊精＇邋这就需要糖原代谢的第二个逡逑酶分支酶发挥活性。“限制糊精”的３－４个葡萄糖残基首先在分支酶的作用下移位到邻近糖原分支的非还原逡逑型末端；然Ｇ，分支酶水解ａ－１．６糖键并释放一分了？葡萄糖。６－磷酸葡萄糖是在变位酶的作用下产生的。逡逑磷酸化酶Ａ催化糖原产生的Ｉ？磷酸葡萄糖在变位酶的作用下转变为６？磷酸葡萄糖。因为肝脏、肾脏以及小逡逑肠组织中存在葡萄糖－６－磷酸酶，因而只有在这三种组织中６－磷酸葡萄糖ｊ能够转变为葡萄糖。葡萄糖进入逡逑血液Ｇ？就会被其他组织所利用，尤其是yL经组织、红细胞和肾卜．腺髓质。其他组织尤其是骨骼肌组织，６－逡逑磷酸葡萄糖进入糖酵解途径产生能f垺ｅ义咸窃姿峄甘翘窃坏墓丶
本文编号：2600601
【图文】：
储存糖原：当血糖浓度低于［Ｈ常水平时，，肝糖原降解最终释放葡萄糖入血：骨骼肌储存的糖原用于肌肉的逡逑收缩运动。逡逑糖原分解代谢（图１－５）是指糖原在酶的催化作用下逐渐分解释放６－磷酸葡萄糖和葡萄糖的过程。首逡逑先，糖原磷酸化酶Ａ对糖原颗粒的磷酸解。糖原磷酸化酶Ａ结合糖原颗粒的非还原忡末端。每催化一次反逡逑应就产生一个１－磷酸葡萄糖，糖原颗粒也随之减少一个葡萄糖残基。在距离ａ－１．６糖ｔｆ键４个葡萄糖分了？位逡逑置时，磷酸化酶Ａ是没有催化活忡的，因为这一结构不适于磷酸化酶Ａ的催化中心。糖原颗粒这一缩短的逡逑分支被称为“限制糊精＇磷酸化酶Ａ要继续发挥活性就必须移除“限制糊精＇邋这就需要糖原代谢的第二个逡逑酶分支酶发挥活性。“限制糊精”的３－４个葡萄糖残基首先在分支酶的作用下移位到邻近糖原分支的非还原逡逑型末端；然Ｇ，分支酶水解ａ－１．６糖键并释放一分了？葡萄糖。６－磷酸葡萄糖是在变位酶的作用下产生的。逡逑磷酸化酶Ａ催化糖原产生的Ｉ？磷酸葡萄糖在变位酶的作用下转变为６？磷酸葡萄糖。因为肝脏、肾脏以及小逡逑肠组织中存在葡萄糖－６－磷酸酶，因而只有在这三种组织中６－磷酸葡萄糖ｊ能够转变为葡萄糖。葡萄糖进入逡逑血液Ｇ？就会被其他组织所利用，尤其是yL经组织、红细胞和肾卜．腺髓质。其他组织尤其是骨骼肌组织，６－逡逑磷酸葡萄糖进入糖酵解途径产生能f垺ｅ义咸窃姿峄甘翘窃坏墓丶
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