科学家揭示了骨骼肌干细胞在肌肉再生中的激活机制

科学家揭示了骨骼肌干细胞在肌肉再生中的激活机制
图1:不一致的蛋白质组学和转录组学特征揭示了SC从静止到激活转变过程中潜在的翻译控制机制。facs分离SCs的蛋白质组学分析工作流程示意图。SCs来自Pax7-nGFP小鼠。从0.5% pfa灌注的小鼠中筛选出QSCs。从未灌注的小鼠中筛选出fiss。从1.2% BaCl2损伤3天的小鼠中筛选出损伤ASCs (iASCs)。培养ASCs (cASCs) 2天。(n = 2个独立实验)。b QSCs、fcs、iASCs和cASCs蛋白表达的层次聚类(以谱数为单位)。c QSCs、fscs、iASCs和cASCs细胞周期、静止和激活特异性蛋白的代表性表达热图。 d Heatmap of representative expression for fatty acid oxidation and glycolysis-related proteins of QSCs, fiSCs, iASCs, and cASCs. e Heatmap of representative expression for transmembrane protein/receptors of QSCs, fiSCs, iASCs, and cASCs. f, g Analysis of transcriptome and proteome on QSCs and cASCs (proteome comparison) and iASCs (transcriptome comparison). f Scatter plot of the fold change of RNA and protein comparing QSCs to ASCs. Heatmap shows the RNA and protein expression of representative genes in the lower right quadrant of the scatter plot. g Functional enrichment analysis of genes from the lower right quadrant of f by g:Profiler. The g:Profiler uses a hypergeometric test to measure the significance of functional terms in the input gene list. Credit: DOI: 10.1038/s41467-022-28612-1

香港科技大学(科大)的研究人员发现了一种蛋白质在推动骨骼肌干细胞活化以修复受损肌肉方面的建设性作用,为进一步研究干细胞从静止到活化的转变机制和基于干细胞的肌肉再生奠定了基础。

骨骼肌干细胞,或(SCs)是修复受损肌肉不可缺少的物质,是治疗肌肉疾病的关键靶点。在健康未受伤的肌肉中,这些储备干细胞存在于肌肉中这是一种休眠状态,以维持常驻干细胞池,为未来的肌肉修复提供支持。当肌肉损伤发生时,这些静止的肌肉干细胞会迅速“苏醒”,产生足够的肌肉祖细胞来构建新的肌肉。

尽管这是关键的一步在美国,肌肉干细胞从静止到激活的转变仍然是一个难以捉摸的过程,科学家对其机制和真正的静止SC蛋白质组学特征(关于整个蛋白质集的信息)的理解一直很有限。

最近,科大的一组科学家利用其实验室开发的全鼠灌注技术,获得真正的静态SCs,用于低输入质谱分析,发现一种名为CPEB1的调节蛋白可重编程SCs的转译景观,从而促使细胞活化和增殖。

“在我们的研究中,我们发现SC蛋白质组和转录组在激活过程中不一致,这表明存在转录后调节,”该团队的首席研究员、香港科技大学生命科学副教授何圣辉教授说。“我们的分析表明,CPEB1蛋白水平在静止的SCs中很低,但在激活的SCs中上调,CPEB1的缺失会延迟SC的激活。”

在随后的RNA免疫沉淀测序分析和CPEB1敲低蛋白组学分析中,研究人员发现CPEB1磷酸化调节关键的肌源性因子myud的表达,这是一种参与肌源性因子的蛋白质通过靶向目标RNA转录的3'非翻译区(3'UTR)内的一些序列来驱动SC激活。

他们的研究结果最近发表在该杂志的网络版上自然通讯2022年2月17日。

张教授指出:“这意味着控制CPEB1水平或磷酸化可以增加SC增殖,以产生足够的肌源性祖细胞用于肌肉修复,这可能是老年人肌肉修复的潜在治疗靶点。”他补充说,随着科学家们继续更全面地探索干细胞静止退出机制和基于干细胞的组织修复,这些发现将在该领域发挥重要作用。

该团队的下一步研究将包括评估CPEB1敲除小鼠体内的肌肉再生,以进一步加强CPEB1在sc介导的肌肉再生中的作用。张教授说:“此外,通过高通量筛选,我们可以发现可以上调CPEB1蛋白表达以促进肌肉再生的化合物。”

更多信息:曾文舒等人,CPEB1通过重编程翻译景观来指导肌肉干细胞的激活,自然通讯(2022)。DOI: 10.1038 / s41467 - 022 - 28612 - 1
期刊信息: 自然通讯

所提供的香港科技大学
引用:科学家揭示了骨骼肌干细胞在肌肉再生中的激活机制(2022,2月24日),检索自2022年12月19日//www.pyrotek-europe.com/news/2022-02-scientists-reveal-mechanism-skeletal-muscle.html
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