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人才强校 | 生物学院孟庆勇团队揭示ISLR基因在骨骼肌发育及重建过程中的调控机制

生物学院 2018年12月04日 报道 浏览次数:

  本网讯 12月3日,我校生物学院孟庆勇课题组在Nature Communications杂志上发表了题为ISLR regulates canonical Wnt signaling-mediated skeletal muscle regeneration by stabilizing Dishevelled-2 and preventing autophagy的研究论文。在前期对肌肉和脂肪平衡发育调控的基础上,对影响该过程的重要差异基因Immunoglobulin superfamily containing LRR (ISLR) 进行了深入研究,发现该基因可以通过靶向稳定Dvl2从而影响经典Wnt信号通路的激活, 进而影响卫星细胞(肌肉干细胞)的分化能力。本研究首次揭示了ISLR在骨骼肌重建过程中的重要功能和具体的分子调控机制, 这对于骨骼肌的发育和修复有了更加深入的认识,为未来解决相关疾病提供了重要参考。

  在该研究中,研究团队利用骨骼肌特异性敲除ISLR基因的小鼠模型以及体外细胞系模型, 系统地阐述了ISLR基因在骨骼肌重建中的重要功能和具体的分子调控机制。该研究组分别利用两套小鼠骨骼肌特异敲除系统(Myf5-Cre和Pax7-Cre)实现ISLR基因的敲除。发现在ISLR缺失的情况下, 卫星细胞的分化能力显著降低, Myogenin 阳性(MyoG+)细胞数量显著减少, 骨骼肌的损伤修复过程被严重延迟;

   其次, 通过小鼠卫星细胞的分离实验, 发现在ISLR缺失的情况下, 卫星细胞的分化能力出现显著降低。在经典肌肉细胞系C2C12中干扰ISLR后,同样表现出肌细胞的分化受阻。

  转录组测序发现在肌肉细胞分化过程中, 敲低ISLR会使得经典Wnt信号通路的激活出现阻滞, 分化的经典因子MyoG无法正常表达;同时,经典Wnt信号通路筛查, 发现经典Wnt信号通路的重要组分Dishevelled-2 (Dvl2) 的表达水平显著降低。与此同时在ISLR敲除小鼠骨骼肌的损伤重建过程中, 经典Wnt信号通路的激活受到显著阻滞, Dvl2无法上调表达, 与C2C12细胞系的结果一致。通过Wnt通路的激活剂可以很好的援救肌肉细胞的分化事件。活体的实验表明,通过Dact1基因敲除小鼠模型(Wnt通路激活)重新上调Dvl2, 可以很好的援救ISLR基因敲除小鼠的表型。

  利用Pull-down分析发现,ISLR可以直接与Dvl2直接互作,同时这种互作会直接影响Dvl2的泛素化自噬进程。结合体内及体外细胞系的研究, ISLR可以抵抗自噬所诱导的Dvl2的降解, 从而稳定Dvl2, 使其能够正常发挥功能。

  在骨骼肌重建过程中, ISLR通过抵抗自噬系统来稳定Dvl2蛋白的功能, 从而激活经典Wnt信号通路, 使得卫星细胞能够正常进行分化, 完成骨骼肌的损伤修复。本研究首次提出了ISLR在骨骼肌重建过程中的重要功能和具体的分子调控机制, 进一步完善了骨骼肌重建的分子调控网络。

  张阔博士为该论文的第一作者,孟庆勇副教授为通讯作者。该研究工作得到了众多课题组的大力支持,包括中国医学科学院的朱大海教授,浙江大学王福俤教授,清华大学陈晔光教授,美国普渡大学匡世焕教授。该研究得到了国家973项目,国家自然基金重大项目,转基因专项及产业技术体系等项目的支持。


责任编辑:马文哲
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