MiR-208b通过抑制Mettl8表达调控骨骼肌纤维类型转化

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骨骼肌是动物肉类产品的主要来源,其主要的组成单位为肌纤维。成熟的骨骼肌纤维根据不同的肌球蛋白重链亚型(Myosin heavy chain isoforms,MyHC)分为I、IIA、IIB、IIX四种不同类型,分别由MyHC I(Myh7)、My HC IIA(Myh2)、My HC IIB(Myh4)和MyHC IIX(Myh1)标记,不同类型肌纤维之间可以发生转化。本课题组前期发现MSTN(Myostatin)基因编辑梅山猪的骨骼肌中,I型肌纤维减少,IIB型肌纤维增多,且miR-208b表达量下调,靶基因Mettl8(Methyltransferase like 8)表达量上升,揭示其中存在一定联系。由于miRNA的种子序列高度保守,本研究以C2C12成肌细胞和小鼠为对象,结合分子实验、细胞实验和动物模型的构建,旨在探究miR-208b靶向Mettl8影响骨骼肌肌纤维类型转化中的分子机制。本研究首先利用RT-qPCR(Real-time quantitative polymerase chain reaction)和WB(Western Blot)验证前期测序结果并探究miR-208b和Mettl8在梅山猪中的表达规律。接着以C2C12细胞成肌分化模拟肌纤维发育和成熟过程,通过转染miR-208b模拟物和抑制剂探究miR-208b在分化过程在对不同类型肌纤维标志基因MyHC的影响;利用生物信息学分析、双荧光素酶实验和分子实验验证miR-208b与Mettl8的靶向关系,并通过C2C12细胞中Mettl8的干扰实验探究Mettl8在分化过程中对MyHC表达的影响;最后构建miR-208b和Mettl8基因敲除小鼠模型,通过分子实验、HE染色等进一步探究miR-208b和Mettl8对肌纤维转化的影响。结果如下:(1)与MSTN+/+(野生型)相比,miR-208b和Mettl8在MSTN-/-(双敲型)组表达量分别显著下调和上调;miR-208b在E65d(胚胎期65天)梅山猪背最长肌和心脏中表达量较高;Mettl8在梅山猪各组织中广泛表达。(2)MiR-208b在成肌分化过程中的变化趋势与慢肌纤维标记基因Myh7一致;在C2C12细胞中转染miR-208b模拟物后,其表达量显著上升,且分化4天后,过表达miR-208b的细胞中Myh4在mRNA和蛋白水平表达量均下降,Myh7表达量均上升,抑制miR-208b表达后则得到相反的结果,表明miR-208b可促进快肌纤维向慢肌纤维转化。(3)通过生物信息学方法分析了miR-208b与Mettl8 3’UTR(Untranslated regions)的结合位点,并通过双荧光素酶实验、RT-qPCR和WB验证了Mettl8与miR-208b靶向关系;在C2C12细胞中转染Mettl8 siRNA(small interfering RNA,小干扰RNA)后,通过mRNA水平和蛋白水平的检测发现,Mettl8表达量显著下降,Myh7表达量上升,Myh4表达量下降,表明Mettl8可促进慢肌纤维向快肌纤维转化。(4)成功构建、鉴定和繁育miR-208b和Mettl8基因敲除小鼠;肌纤维HE染色结果发现,与野生型相比,敲除小鼠腓肠肌单个肌细胞横切面大小发生了变化。通过RT-qPCR检测小鼠MyHC和骨骼肌能量代谢相关基因表达,结果表明miR-208b和Mettl8在不同类型骨骼肌纤维转化过程中发挥相反的作用,且可以通过影响肌纤维类型而影响骨骼肌能量代谢。综上所述,miR-208b可通过靶向抑制Mettl8从而影响不同肌纤维类型的转化。
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