骨骼肌在运动中显示出显著的可塑性,但同时也是受衰老影响最大的器官之一。骨骼肌老化的特征是老年人每年大约损失1%的肌肉质量和3%的肌肉力量,导致在老化过程中累积净损失30%的肌肉质量。这一过程因骨骼肌减少症(一种退行性疾病综合征,其患病率预计将在我们的老龄化社会中大幅增加)而进一步加剧。
研究小组发现,长链非编码RNA“CYTOR”的表达是由运动诱导的,但在啮齿类动物和人类骨骼肌老化过程中,其表达会下降。使用各种遗传工具抑制或重新表达老龄肌肉中的长非编码RNA CYTOR,发现CYTOR增强了肌发生分化,尤其是有利于快肌体发生的命运。“我们对这一发现特别感兴趣,因为众所周知,快肌纤维会随着年龄的增长而退化。因此,我们假设非编码RNA基因治疗可以为老年肌肉带来好处”,该研究的第一作者Martin Wohlwend指出。事实上,crispr介导的在老龄小鼠骨骼肌中重建细胞表达改善了肌肉形态和肌肉功能。
为了研究人类CYTOR的遗传效应,研究人员鉴定了位于CYTOR基因组位点附近的骨骼肌增强元件内的一个表达数量性状位点(eQTL)。在遗传标记rs74360724位点上携带特定等位基因配置的个体在骨骼肌中显示出更高的CYTOR水平,遗传关联研究显示,这些老年人的6分钟步行表现改善。通过在线虫衰老肌肉中强制表达人类CYTOR,进一步证明了CYTOR在衰老中的好处,它改善了构成蠕虫健康期的几个表型参数。
为了阐明长链非编码RNA CYTOR的机制,Johan Auwerx教授的实验室转而研究CYTOR对表观遗传学的影响——研究环境如何在不改变DNA序列的情况下导致基因表达的变化。他们发现,Cytor在其他基因和转录因子的结合位点重新配置染色质可及性,这些基因和转录因子决定了肌纤维类型。
通过研究非编码RNA基因,该研究揭示了一个有趣的基因组实体,最近在RNA传递方面的进展为治疗提供了前景。
到目前为止,针对衰老/肌减少症中的快肌纤维的药物激励机制还不明确。因此,我们目前基于rna的方法提供了一种有趣的策略来治疗与年龄相关的肌肉疾病,如肌肉减少症,”Johan Auwerx说。
原文标题:
The exercise-induced long noncoding RNA CYTOR promotes fast-twitch myogenesis in aging