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FHL3(Four and a half LIM domain protein 3)属于LIM蛋白质超家族,主要在骨骼肌中表达,能够通过LIM结构域与肌分化因子MyoD、肌动蛋白、细胞周期调节因子等多种蛋白的互作,调控成肌细胞分化、细胞骨架结构、肌细胞的形成以及下游基因的表达。本研究利用实验室前期建立的转FHL3基因小鼠模型,研究了过表达FHL3基因对肌纤维类型转化和肌肉生长的作用,具体研究结果如下:1.对实验室前期获得的F1代转基因小鼠进行了鉴定,完成了3个家系的转FHL3基因小鼠的建系工作,扩繁至第5代。转基因小鼠的后代性别比例均衡,阳性率随传代增加逐步升高,至第5代达到90%以上,外源基因能够稳定遗传。同时,转基因小鼠的产仔能力,与野生型小鼠无显著差异。利用实时定量PCR和Western Blot技术,分析2月龄转基因小鼠的心脏、肝脏、肾脏、肌肉和睾丸组织中FHL3基因的表达变化,结果表明FHL3基因在转基因小鼠的肌肉组织中特异性高表达。2.对转基因鼠的体重增长进行检测,结果显示转基因鼠的初生重与野生型小鼠无显著差异,出生后1~8周的生长速度和肌肉比例极显著高于野生鼠。HE染色和免疫荧光结果显示股四头肌、胫骨前肌、腓肠肌的肌纤维数目增多,横截面积增大、密度减小。ATP酶染色和免疫组化的结果表明腓肠肌中II型快肌纤维增多,I型慢肌纤维减少。对转基因小鼠进行力学测试,结果显示其肌肉拉力增强,耐疲劳能力下降。转基因小鼠心脏大小和重量与野生鼠无异,HE染色显示,转基因小鼠心肌发育正常,心肌尺寸与野生鼠无明显差异,同时发现转基因小鼠心脏中FHL3基因的mRNA水平显著上调表达,但蛋白水平无显著变化。3.对转基因小鼠腓肠肌中FHL3和肌纤维类型相关基因进行了转录水平和蛋白水平的分析。结果显示:在mRNA水平,1、2和3月龄转基因小鼠腓肠肌中FHL3基因极显著上调表达,I型肌纤维相关基因MyHC I/slow的表达极显著下调,II型肌纤维相关基因MyHC IIa、IIb、IIx显著上调表达。在蛋白水平,2月龄转基因小鼠腓肠肌中FHL3、MyHC、MyHC IIa和IIb蛋白极显著上调表达,MyHC I/slow和Myoglobin显著下调表达。同时对线粒体功能相关基因PGC1-α、COX2、COX4、AMPK和CS,糖酵解相关基因PDK4,介导蛋白质降解的泛素连接酶Atrogin-1,Murf1和Musa1以及肌肉生长发育相关基因Myf5、Myf6、MSTN、MEF2c的表达变化进行检测,PGC1-α、COX4、PDK4、Myf5、Myf6、MEF2c的表达显著上调,MSTN极显著下调表达。这些结果证明了转基因小鼠的肌纤维类型的转化,线粒体功能增强,能量转化和利用率提高。4.分离鉴定了转FHL3基因小鼠骨骼肌卫星细胞,通过实时定量PCR、Western Blot、流式细胞术和RTCAxCELLigence系统对肌卫星细胞的增殖能力进行了分析,结果表明过表达FHL3基因促进肌卫星细胞增殖,促进转基因小鼠的肌纤维数目和肌肉量增多。综上所述,本研究在活体水平上验证了FHL3基因具有促进肌纤维类型转化以及提高肌肉生长和重量的功能,为深入研究FHL3基因调控肌纤维类型转化的机制提供了新的思路。