miR-151-3p通过ATP2a2调控慢肌形成的机制研究

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MicroRNAs(miRNAs)是一类进化上非常保守的非编码小分子RNA,能直接通过降解靶基因mRNA或者抑制蛋白质的翻译,从而对基因的表达进行调控。已经有大量数据证实miRNAs在肌肉发育和癌症发生等多个过程中发挥着重要的作用。根据动物体内主要表达的肌球蛋白重链亚型,骨骼肌中肌纤维主要有MHC-β,MHC-2a,MHC-2x/2d和MHC-2b四种类型。通过研究miRNAs对肌纤维类型的调控作用不仅在肉质育种上有着深远意义,同时对于人体运动等研究方向也具有重要价值。本文利用miR-151-3p模拟物处理C2C12细胞,研究miR-151-3p对成肌细胞的肌纤维类型的影响。利用生物信息学技术结合肌肉发育表达谱数据分析,预测了miR-151-3p的靶基因,并通过实时定量PCR、双荧光素酶报告分析系统和Western Blot等技术验证其靶位点。进一步通过miR-151-3p腺病毒侵染肌肉原代细胞,研究miR-151-3p对原代细胞的作用。最后利用siRNA技术干扰掉内源性靶基因,研究了靶基因在C2C12中的作用,为深入探究活体中miR-151-3p调控骨骼肌生长发育的分子机理奠定基础。获得的主要研究结果如下:1. miR-151-3p调节C2C12成肌细胞MHC-β的表达。在C2C12成肌细胞增殖期利用miR-151-3p模拟物超表达miR-151-3p后,诱导分化3d,实时定量PCR检测相关基因的表达变化,结果发现,分化标记基因MyoD、MyoG、MHC与对照组相比并没有显著差异,但是慢肌纤维标志基因MHC-β发生显著的抑制(P<0.05),证明miR-151-3p能够调控肌纤维类型。2. miR-151-3p调节原代细胞MHC-β的表达和C2C12的晚期分化。利用pAdeasy-1系统构建miR-151-3p的腺病毒载体,并利用腺病毒在C2C12和原代细胞中持续过表达miR-151-3p,实时定量检测结果显示,过表达miR-151-3p能够显著抑制C2C12和原代细胞慢肌纤维标志基因MHC-β的表达,并且能够抑制C2C12细胞晚期分化标志基因MHC的表达。3. miR-151-3p的靶基因筛选和鉴定。通过miRNAs靶基因在线预测软件分析得到miR-151-3p候选靶基因ATP2a2。实时定量PCR检测发现,超表达miR-151-3p后,ATP2a2的mRNA表达水平被显著抑制(P<0.05);通过双荧光素酶报告系统初步证实miR-151-3p和ATP2a2的靶向互作关系。进一步利用免疫印迹实验证明,分化期间超表达miR-151-3p后,ATP2a2蛋白表达水平可被显著下调(P<0.05)。4.收取C2C12分化时序RNA。定量检测miR-151-3p和ATP2a2在C2C12分化第0天、2天、4天和6天四个时期的表达量,发现miR-151-3p随着细胞的分化呈显著的下调,而ATP2a2基因表达随着细胞的分化呈显著上调,两者表达趋势呈负相关。5. ATP2a2影响慢肌纤维基因的表达。运用siRNA干扰C2C12细胞内源性ATP2a2后,快肌纤维标志基因和分化标志基因表达均无变化,而慢肌纤维标志基因MHC-β被抑制。证实miR-151-3p通过ATP2a2调控慢肌基因表达。
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