变化的蛋白质生产肌肉功能的关键

贝勒医学院的研究人员揭示的过程指导新生的肌肉进入成人的成熟,功能齐全的器官。在老鼠身上,他们确定一组基因参与钙处理经历受到变化的过程称为可变剪接类型的蛋白质的基因产生肌肉从新生过渡到成年。这些蛋白质的变化是至关重要的正常成人肌肉功能,当扰动,导致肌肉紊乱如肌强直性营养不良,肌肉萎缩症的第二个最常见的原因,和许多其他肌肉紊乱影响成千上万的人在美国的这项研究发表在eLife。

“新生骨的过程肌肉成熟成人肌肉工作涉及众多生理变化不是很清楚,特别是在分子水平上,”博士说通讯作者托马斯·a·库珀教授病理学和免疫学、分子和细胞生物学和分子生理学和生物物理学的贝勒医学院。“我们关注基因这可能不仅改变了的蛋白质他们生产,但还在单个基因,可以产生不同的蛋白质可变剪接。"

可变剪接允许细胞使大量蛋白质从数量有限的基因。这就像做许多不同的食谱准备以不同的方式有限数量的食品配料。

“我们发现大约有700个基因在骨骼肌,通过可变剪接的途中都要经历形态变化。随着肌肉的发展,大多数的这些基因产生不同的蛋白质。有趣的是,许多基因进行可变剪接不改变在肌肉蛋白质的量产后发展;产生改变蛋白质的类型,”库珀说,他也是美国唐纳德·格林伯格和r·克拉伦斯和艾琳·h·富布赖特教授和丹邓肯L综合癌症中心的一员贝勒。

库珀和他的同事研究了确定蛋白质的变化形式与肌肉功能的变化。

可变剪接转换明显影响肌肉生理学

研究人员发现,小鼠骨骼肌的基因活动尤为激烈的头两周期间出生后;大量的基因改变的蛋白质产生,而其他基因通过可变剪接和产生不同的蛋白质。

通过选择性剪接的基因中,那些参与calcium-handling功能成为主流。钙对骨骼和心脏肌肉非常重要,因为钙流入细胞刺激收缩和其他功能。

第一作者艾米Brinegar博士,他是一个研究生在库珀实验室工作时,在这个项目中,最近毕业于贝勒,分子和细胞生物学的博士项目选择三磷酸酶基因,参与calcium-handling功能,逆转他们的自然过程的可变剪接成年小鼠的肌肉。乔治博士罗德尼,贝勒,分子生理学副教授和研究生在他的实验室里,詹姆斯•Loehr合作者是谁在这篇文章中,确定切换回可变剪接的影响函数的孤立的成年老鼠骨骼肌在实验室里。

他们发现肌肉的成人形式的钙调磷酸酶基因已转回的新生儿形式显示钙流和变化不如肌肉强烈保留了成人形式的钙调磷酸酶。

我们表明,仅仅通过改变三个估计约11000个基因的表达在成年小鼠肌肉,我们能够改变肌肉的生理参数,“Brinegar说。“此项工作支持了我们这样一个越来越多的证据支持可变剪接的生理作用。”

“重要的是,我们发现接受大约50%的基因选择性剪接是守恒的,也就是说,经历相同的基因变化在老鼠和人类,开幕的可能性建模人类肌肉疾病的老鼠,”库珀说。