研究揭示了蛋白质对小鼠肌肉功能必需的作用;潜在的肌营养不良的联系

Myotonic dystrophy, the second most common cause of muscular dystrophy, and numerous other muscle disorders affect tens of thousands of individuals in the U.S.. Paving the way toward a better understanding of these conditions, researchers at Baylor College of Medicine and the University of North Carolina at Chapel Hill have discovered essential roles four proteins play in normal adult muscle function. This study opens the door to further explore the involvement of these and other proteins in muscle disorders and to design potential treatments. The work appears in细胞报告。

“我实验室的一个利益是更好地了解出生于成年到成年的骨骼肌中发生的戏剧性转变，”Co-Senure作者托马斯A. Cooper博士，病理学和免疫学教授和分子和细胞生物学贝勒。“出生后，大多数组织被改造以实现成人形式和功能。例如，一个婴儿，直到肌肉成熟并且能够完全工作。”

库珀和同事研究新生儿的小鼠肌肉如何过渡到成人肌肉，这在出生后的前三周内发生。在这种过渡期间，一些新生儿肌肉通过一种叫做选择性剪接的过程，蛋白质被成年蛋白质取代。他们的研究显示了这些转变对成人肌肉功能的重要性。

充分利用单个基因

“替代剪接允许细胞从有限数量的基因中制备大量蛋白质，”Cooper也是贝勒的分子生理学和生物物理学教授。“制备蛋白质，DNA中的基因被转录成RNA，然后转化为蛋白质。在RNA翻译成蛋白质，它是处理的，并且以某种方式拼接片段。在几乎所有基因中，RNA以多种方式拼接。这是替代拼接;它允许一个基因制作许多不同的蛋白质。“

“我们有兴趣更好地理解可变剪接作为基因表达的调节机制，因为它非常普遍，特别是在人类中，”共同高级作者Jimena Giudice博士说，他是库珀实验室的博士后研究员，目前是北卡罗来纳大学教堂山分校的细胞生物学和生理学助理教授。“我们知道这项规定是如何发生的很多方面。然而，我们仍然没有完全理解选择性剪接的功能后果。这是我们研究的主要目标。特别是，我们发现了影响控制细胞内分子运输的蛋白质的选择性剪接，这个过程一直吸引着我的兴趣。”

“在以前的工作中发表自然通信，我们发现在出生后，小鼠心脏中近700个基因在出生后开发期间通过替代拼接，“Cooper说。”我们还发现心脏中的这些基因也在相同的替代剪接过程中进行了相同的替代剪接过程骨骼肌。重要的是，在小鼠和人的情况下发生变化，它打开了在老鼠中建模人类肌肉疾病的可能性。“

“在我们以前的心脏研究中，我们发现替代剪接调节这些蛋白质的表达，并且对于它们在心脏功能中的作用而言，没有任何内容，”Giudice说。“这实际上是这项新研究的起点现已发布细胞报告;为什么新生儿和成年人需要这些蛋白质的不同变体。“

研究人员认为这些基因可能与之相关肌强直性营养不良，铜实验室也研究了一种疾病。该病症会影响骨骼肌，心脏和大脑。了解这些基因在健康的小鼠肌肉中的作用将有助于更好地了解肌营养不良和相关疾病，并开放新场地进行潜在治疗。

令人不安的替代剪接揭示了什么基因

为了研究在正常成人肌肉中进行选择性剪接的基因的作用，研究人员扰乱了自然过程替代拼接四种基因，然后确定了对成人小鼠骨骼肌功能的影响。

研究人员用大肠杆菌治疗成人小鼠脚垫肌肉，一种化合物，将每种蛋白质中的每一个的“成人形式”切换回他们的“新生形式”。

Cooper说:“在我们用morpholinos治疗肌肉三周后，我们观察到一些肌肉功能的变化。”“贝勒大学分子生理学助理教授乔治·罗德尼(George Rodney)博士和他实验室的研究生詹姆斯·勒尔(James Loehr)是这篇论文的合著者，他们确定，经吗啡肽治疗的肌肉不如未经这种化合物治疗的肌肉强壮。”

研究人员还测量了钙释放，这对于肌肉运动至关重要。用大肠杆菌治疗的肌肉改变了钙通量。

库珀说:“我们了解到，同时改变这四种肌肉蛋白质会扰乱重要的肌肉功能，比如钙离子运动和肌肉力量。”“这告诉我们，这四种蛋白质参与了这些肌肉功能。”

“我们的研究揭示了成年蛋白质需要维持肌肉细胞的正常内部架构，这可能是我们在肌肉强度和钙释放中观察到的改变的原因，”Giudice说。

---

---