纺锤体相关膜蛋白1 (Samp1)参与肌肉分化

骨骼肌是人体最常见的肌肉类型,负责自主运动。骨骼肌是在肌发生(肌肉分化)过程中形成的。在肌发生过程中,单核成肌细胞(未分化的肌细胞)与相邻的成肌细胞融合形成多核肌管,然后进一步发育成肌纤维(成熟的肌纤维)。成束的肌纤维统称为骨骼肌。这个过程中的缺陷导致肌肉量减少和肌肉运动功能障碍。其中一个例子是肌肉疾病埃默里-德莱弗斯肌营养不良症(EDMD),这种疾病主要影响骨骼肌和心肌。EDMD可以由编码Emerin或Lamin A的基因突变引起,这两种蛋白质存在于细胞核中包围基因组的核膜中。该疾病的发病机制目前尚不清楚,但已提出与功能失调的肌发生有关。

图1所示。实验经费的示意图。插图显示未分化的成肌细胞和分化的肌管的免疫荧光图像。Samp1(绿色),Myosin重链(红色)和DNA(蓝色)。

核膜(NE)传统上被认为仅仅是保护基因组免受细胞其他部分侵害的物理屏障。然而,最近NE被证明含有数百种独特的蛋白质,其中一些蛋白质参与许多调节和信号功能。到目前为止,对这些蛋白的详细研究还很少,Emerin和核层蛋白仍然是表征最好的NE蛋白。最近发现的NE蛋白Samp1(纺锤体相关膜蛋白1)与两个edmd连接的NE蛋白Lamin A和Emerin相互作用。在我们的研究中,我们观察到与未分化的成肌细胞相比,Samp1在分化的肌管中的表达水平显著增加。这一点以及Samp1在不同组织中的可变表达使我们研究了Samp1在肌肉发生中的可能作用。为此,我们使用RNA干扰来产生稳定的c2c12骨骼肌母细胞敲低(KD)细胞系,该细胞系缺乏Samp1。RNA干扰是一种使特定蛋白质表达沉默或降低(KD)成为可能的方法。对照细胞和Samp1 (KD)成肌细胞在分化培养基中培养6天。正如预期的那样,对照细胞分化为表达肌原性结构分化标志物肌球蛋白重链的长多核肌管,而Samp1 KD细胞没有形成肌管(图1)。通过重新表达Samp1蛋白,中断的肌发生完全恢复,表明Samp1是c2c12骨骼肌母细胞肌发生所必需的。

进一步研究发现,Samp1 KD细胞中肌生成标志物MyoD、Myf5、Myogenin和myf6 (MRF4)的表达下调。Samp1缺失的细胞也未能退出细胞周期,这是细胞分化的重要步骤,我们发现Samp1缺失的细胞在开始分化后几分钟内异常激活细胞外信号相关激酶(ERK),磷酸化ERK。ERK在某些NE蛋白调控不当时激活的确切机制尚不清楚。Samp1的缺失不影响其相互作用伙伴Emerin和Lamin a的表达和分布,因此,我们得出结论,Samp1的KD单独完全抑制了肌发生,并且Samp1在肌发生中具有独立于Emerin或LaminA/C的重要作用。本文提出的新发现,以及最近对来自EDMD患者的细胞中Samp1错误定位的观察,可能使我们更接近了解疾病机制。

Mohammed Hakim Jafferali, Einar Hallberg
斯德哥尔摩大学生物化学与生物物理系,瑞典斯德哥尔摩

出版

出版者更正:纺锤体相关膜蛋白1 (Samp1)是肌肉细胞分化所必需的。
Jafferali MH, Figueroa RA, Hasan M, Hallberg E
2018年3月7日
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