论文部分内容阅读
在正常生理状态的骨骼肌纤维内,蛋白质的合成速率与降解速率处于一个精确的平衡状态。在骨骼肌萎缩的病理过程中,参与骨骼肌正常能量代谢和收缩功能的一些蛋白质的降解过程被激活,最终表现为萎缩的骨骼肌组织质量和收缩力量的显著下降。
在萎缩的骨骼肌纤维中参与介导蛋白降解的分子机制主要有泛素-蛋白酶体(ubiquitin-proteasome)介导的蛋白质分子的降解和骨骼肌纤维内的自噬(autophagy)两类。有文献报道指出,在萎缩的骨骼肌纤维内,转录因子Foxo3a同时调节泛素-蛋白酶体系统和自噬系统的活性。在萎缩的骨骼肌纤维中,Akt的激酶活性显著下降,失去了对Foxo3a的有效抑制,这导致了Foxo3a转录激活功能的上调。Foxo3a的功能同时也受到MST1/2的磷酸化激活,并引起Foxo3a的细胞核转位。人们对于MST1/2在骨骼肌纤维中的功能作用一直缺乏了解。在本论文的工作中,我利用MST1敲除小鼠结合小鼠骨骼肌萎缩模型,并通过一些常规的生物化学、分子生物学和组织学实验技术,对MST1及Foxo3a信号通路在生理状态和病理重塑过程中骨骼肌组织中的功能进行了系统研究。结果表明,MST1及其下游两个转录因子Foxo3a和YAP广泛分布于心肌,呼吸肌,快收缩型以及慢收缩型的骨骼肌中。MST1在出生后早期发育阶段的心肌和骨骼肌的表达量显著高于成年期,提示一些发育初期阶段的基因调控机制可能参与控制MST1的表达。在尾部悬吊和去神经引起的骨骼肌萎缩过程中,MST1mRNA及蛋白水平均显著上升。在成年的小鼠骨骼肌纤维中表达外源EGFPc2-MST1足以引起肌纤维的部分萎缩,提示MST1/2可能具有促进骨骼肌萎缩的功能。在快收缩型肌纤维的萎缩过程早期,MST1磷酸化并激活Foxo3a,引起Foxo3a转位到骨骼肌纤维的细胞核内。MST1敲除小鼠的快收缩型肌纤维表现出显著抵抗萎缩的表型,而其慢收缩型肌纤维表现出正常的的萎缩程度。Foxo3a在调节萎缩相关基因LC-3和Atrogin-1时,其功能部分依赖于MST1激酶对其磷酸化激活作用。
综上所述,我们证明MST1可以通过磷酸化修饰并激活Foxo3a转录因子促进骨骼肌纤维的萎缩过程。这对于临床上针对MST1激酶-Foxo3a信号通路的上下游调节机制设计靶点来预防和治疗骨骼肌纤维的萎缩有一定指导意义。