人Sema4C基因是从人胎脑中克隆分离出的一个Ⅳ型跨膜Semaphorin家族新成员，这个基因由13个外显子组成，染色体定位于2q11.2，该基因编码833个氨基酸，分子量约为92.6kD，为单次跨膜蛋白。本研究主要围绕Sema4C基因的亚细胞定位、组织表达、生物学功能及其作用机理展开系统研究。本研究首先通过缺失体研究表明，Sema4C分子的胞外段(包括Sema结构域和PSI结构域)的完整性是Sema4C蛋白进行适当的翻译后修饰和亚细胞定位所必需的。原位杂交和免疫组化的结果表明，Sema4C基因在E11.5小鼠胚胎的前脑、眼原基、背根神经节和动脉弓中均有表达；E13.5小鼠胚胎除以上部位以外在上肢肢芽中也有部分表达。在成年小鼠的大脑皮层、小脑蒲肯野纤维层、视网膜视神经节细胞层和肾小管上皮细胞层中Sema4C均有较高表达，而在肌肉、心脏、肺、脾和肝脏等组织中表达量比较低或未检测到表达。以上结果提示我们，Sema4C不仅在神经发育过程中发挥经典作用，而且可能在神经系统之外的其他组织诸如骨骼肌发育过程中也可能担当着某种角色。为验证Sema4C是否在骨骼肌发育和成肌分化过程中发挥作用，我们首先进行了成肌细胞体外诱导分化培养，并建立了在体大鼠骨骼肌损伤修复的动物模型，利用RT-PCR和Western blot的方法分别在mRNA和蛋白水平检测了Sema4C在体内外成肌分化过程中的表达规律。结果表明，Sema4C在体内外成肌细胞诱导分化过程中其表达都显著上调。为了深入研究Sema4C对成肌细胞C2C12增殖分化的影响，我们分别构建了人Sema4C基因的真核表达质粒和重组Ad5-Sema4C腺病毒载体用于稳定和瞬时过表达外源性人Sema4C基因。研究显示，稳定转染和瞬时过表达Sema4C基因都能明显促进细胞的终末分化，肌肉分化特异分子肌球蛋白和肌酸激酶等表达上调；成肌转录因子myogenin的表达增强。而通过RNAi方法特异性降低Sema4C基因的表达则能显著抑制C2C12细胞的终末成肌分化，并降低肌球蛋白myosin和成肌转录因子myogenin的表达。在研究过程中，我们还发现在C2C12中过表达Sema4C能特异性地引起p38 MAPK的磷酸化，而MAPK信号通路中ERK1／2和JNK的磷酸化水平不受影响；p38特异性化学抑制剂SB203580能够阻断Sema4C在成肌分化中的促分化效应。此外，在C2C12成肌细胞分化过程中通过siRNA转染的方法特异性降低Sema4C基因的表达，伴随着肌管融合的减少，p38的磷酸化也明显受到抑制。我们通过双荧光报告系统研究还发现，在成肌分化过程中Sema4C能够活化并增强myogenin启动子的转录活性，而这种效应能够被SB203580所终止。以上结果首次证明了Sema4C基因能够促进骨骼肌细胞的成肌分化过程，而且Sema4C的这种促分化效应是p38 MAPK活化依赖性的。