基因变异使老鼠浑身连续跳跃和肌腱

当你称赞一个动物或运动员的力量和速度,你可能不赞美他们的肌腱(声带的结缔组织附着肌肉骨骼),但也许你应该。斯克里普斯研究所的科学家们已经发现了一种基因突变,使肌腱能够存储更多的能量,让老鼠跳得更高,达到更快的速度比平常,小组报告6月1日,2022年科学转化医学。初步数据显示,人类基因变异,在传感器的蛋白质称为PIEZO1,可能扮演相同角色的人。

“根据我们的数据,PIEZO1起着关键作用的性质肌腱Hiroshi Asahara资深作者说,医学博士,博士,分子医学教授斯克里普斯研究。“这也有可能成为治疗目标治疗与年龄有关的物理性能的下降。”

PIEZO1蛋白是一个触摸感应离子通道;它的膜细胞当它检测到压力,打开允许电荷离子流过。它在2010年首次被发现,斯克里普斯研究教授Ardem Patapoutian,博士,谁赢得了2021年诺贝尔生理学或医学奖部分为发现和展示相关的蛋白质PIEZO2使感官触觉和本体感受。

“这个新角色的PIEZO1肌腱生物,发现在老鼠身上,突显出这组离子通道是多么重要,”Patapoutian说,谁也是霍华德休斯医学研究员,谁与Asahara新工作。“我们发现更多可能的新角色的压电在健康和疾病我们保持学习。”

增压的老鼠

这些年来Patapoutian PIEZO1发现,蛋白质已被证明在发展中发挥作用的血管,心脏、骨骼和免疫细胞。去年,Patapoutian集团发现PIEZO1基因的一种变体,由三分之一的非洲血统的人,有助于防止疟疾但可能使人们高水平的人血液中的铁含量。

最近,另一组研究人员发现,类似MKX PIEZO1调节基因Asahara发现并已经在肌腱发展研究的重要性。Asahara PIEZO1想知道基因变异受到Patapoutian集团可能会影响肌腱。

研究人员研究了老鼠的基因改变PIEZO1导致同样的效果,在人类:PIEZO1离子通道关闭更慢每次激活。一些小鼠遗传改变在身体所有的细胞,一些只有在肌肉细胞,一些只有在肌腱细胞。老鼠的基因变化所有的细胞,或仅在肌腱,可能进一步跳一个半倍比其他老鼠。当研究人员测试老鼠能跑多远,他们没有发现耐力差,但观察到PIEZO1突变的老鼠在他们所有的细胞或肌腱能够达到更高的最高速度。

“这些结果表明这种PIEZO1突变是提高肌腱组织的真正影响体能,”论文的第一作者Nakamichi良说,医学博士,博士,前Asahara实验室的成员现在在日本冈山大学整形外科医生。

当团队反复的实验小鼠胚胎发育期间正常PIEZO1活动但PIEZO1突变出生后,他们观察到相同的results-suggesting突变的影响不仅在肌腱在最初的发展中的模样。

学习如何PIEZO1变化可能给老鼠能够跳得更高,跑得更快,研究人员仔细观察了动物的肌肉和肌腱。总的来说,他们发现高水平的PIEZO1基因肌腱细胞和肌肉细胞的低水平,这表明肌肉功能基因并不是重要的。在肌腱,钙离子通道负责让流动的细胞,他们显示。这个改变流的钙水平改变了其他一些基因包括MKX-that参与肌腱细胞的生成和结构。

当Nakamichi Asahara和他的同事测量了阿喀琉斯的肌腱的老鼠,他们发现小鼠PIEZO1突变有肌腱约1.2倍宽,以及更广泛的每个肌腱纤维构成。进一步分析表明,肌腱与PIEZO1突变小鼠更compliant-the相反的僵硬,可以存储大约三倍的能源比其他老鼠的肌腱,解释他们跳的能力的提高和冲刺。没有动物的肌肉或神经的差异。

跳给人类

调查他们的发现在老鼠如何转化为人类,该集团与Athlome财团的研究人员合作,收集优秀运动员的基因信息。在91年牙买加短跑运动员在Athlome数据库中,46%的人一份PIEZO1 tendon-impacting突变和8%有突变的两个副本。在牙买加的学生没有参加径赛,31%有一个版本的突变,只有2%有两个副本。希腊运动员的数据显示类似的趋势,3到5倍的短跑运动员有两个副本的突变比控制,和1.3至1.75倍的短跑运动员的一个副本突变相比,控制。

“这些数据表明,我们观察到的老鼠可能适用于人类,但还需要更多的工作来理解PIEZO1的全部作用在人类肌腱,“Asahara说。

研究人员说,在未来,目标蛋白质可以帮助治疗肌腱损伤或战斗与年龄相关的下降运动。

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