哺乳动物模型综述

哺乳动物模型综述
肌肉生长抑制素又称生长和分化因子（GDF）-8，转化生长因子（TGF）-β超家族的成员。

这个家庭的成员（1-3）的多种细胞的增殖，分化和凋亡的调控中发挥了重要作用。

肌肉生长抑制素被发现于1997年由McPherron等。

等。

（4），结果表明，其表达被限制在早期发展过程中，主要是在成年小鼠骨骼肌的somitic 肌节。

消融针对性的MSTN基因小鼠产生了“强大的小鼠”（图1C，D）的，与野生型动物相比，在广泛的传播增加骨骼肌质量较重。

增生和肥大的肌纤维性，不论（4）特定的肌肉肌肉质量增加200-262％。

纯合子小鼠获得了最大的质量，虽然杂合子小鼠的影响程度较轻。

这表明，myostatin的生长抑制效果似乎是剂量依赖性。

尽管在骨骼肌质量的显着增加，动物表现出其他器官无毛的肌肉缺陷或病理问题。

一个类似的表型，称为“双肌”（图1A，B）发生在一些地方黄牛品种，包括比利时的蓝，Peidmontese，利木赞，缅因，安茹，Gasconne，Marchigiana 和Asturiana，作为myostatin基因的突变或缺失的结果（5-7），从几十年的人工选择产生。

在比利时蓝牛，肌肉生长抑制素基因编码区的11 bp的缺失，导致移码，导致截断蛋白由于过早终止密码子（图1A）（6,7）。

相同的11 bp的缺失也为双肌在Asturiana（五）负责。

在Peidmontese和Gasconne突变，在第3外显子中的半胱氨酸残基酪氨酸的变化结果导致双肌型（6）。

这是一个非功能性的肌肉生长抑制素的蛋白质不能形成所有TGF-β超家族成员（8）正确折叠是极为重要的“半胱氨酸结”的结果。

同样，孕育有myostatin的其他突变在其他双肌牛也导致hypermuscularity（5）基因，而类似的表型和基因突变在其他哺乳动物中也被描述为。

特克塞尔羊显示了一个类似的表型双肌肉牛，称为hypermuscularity。

然而，有在特克塞尔Myostatin基因编码区没有突变。

相反，他们所拥有的3'非编码区，介绍了一种微RNA停靠站点和减少肌肉生长抑制素成绩单稳定的结果（9）中的多态性。

一个myostatin的基因突变也被描述一个年轻的孩子具有非凡的肌肉组织，特别是在大腿和上臂（10）（图1E）。

孩子是纯合子的G-第一内含子的5'剪接位点的过渡。

这将产生一个misspliced成绩单和过早终止密码子编码是由内含子和结果在misspliced myostatin的成绩单。

增强肌肉的增长是在早期的年龄为4.5岁的孩子明显是能容纳3公斤重量，同时扩大武器（10）。

最近，两碱基缺失，而导致框架移位，并再次引入了一个提前终止密码子，被挂在hypermuscularity Whippet犬种（图地下1楼）（11）。

这些结果表明，肌肉生长抑制素的生物学功能是高度保守的，至少在哺乳动物。

蛋白质加工和受体信号
myostatin的股份，TGF-β超家族的共同结构特征。

这包括9个保守的半胱氨酸残基和RXXR蛋白站点分离的N-末端潜伏期相关蛋白（LAP）和C-末端活性域（4）。

作为前体蛋白的蛋白质合成和是proteolyzed之前分泌的两次。

第一蛋白事件切割信号肽，而第二裂解分离C-末端LAP的活性域（图2）。

LAP和MSTN基因肽形成二聚体，并通过非共价结合的相互作用（12）作为一个潜在的复杂的分泌。

一圈myostatin的正确折叠和半胱氨酸结结构的形成起着重要的作用。

它还规定了myostatin的具有约束力的非共价和防止受体激活活动（12）。

myostatin的活性介导，通过激活激活素Ⅱ型受体中专门ActRIIa和ActRIIb。

交联和放射性受体分析的研究表明，肌肉生长抑制素结合，ActRIIa和ActRIIb，，虽然ActRIIb具有较高的亲和力（13）。

同合子和在ActRIIa停用突变的小鼠有
胸大肌和三头肌的肌肉比野生型小鼠（14）较大的是27-40％。

这些肌肉在小鼠较大与突变ActRIIb受体建议，ActRIIa可能发挥更加重要的作用，在调节肌肉生长抑制素的行动，至少在这些肌肉的20-26％。

激活素Ⅱ型受体的作用，进一步支持转基因小鼠过表达显性负ActRIIb，其肌肉量增加了125％（13）的研究。

肌肉生长抑制素结合后ActRIIa/ B，复杂的新兵的类型，我的受体类激酶激活素（碱）-4或5（15）。

的类型我受体磷酸化的Smad蛋白2和3的活化kinas域。

这些转录因子结合Smad4和复杂的translocates进入细胞核，调节基因的表达（15，16）。

朱等。

等。

（16）确定，抑制Smad7的摄动Smad4和Smad2 / 3的复合物结合myostatin的行动。

这些结果表明，Smad2 / 3的负责肌肉生长抑制素下游信号。

Prepro--MSTN：预编程MSTN
Singal：信号
Translocation and cleavage：易位和切割
Processing：过程
Latency associated protein：延迟相关蛋白
Mature MSTN：成熟的MSTN
Figure2（图2.）.Myostatin结构和处理。

肌肉生长抑制素的合成预编程MSTN 基因和蛋白经历了两个事件产生的生物活性的第一form.The蛋白事件切割信号
肽和蛋白事件克里弗斯导致LAP和成熟的MSTN保守RXXR的网站第二。

生物活性是作为一个成熟的MSTN二聚体。

myostatin的出现，以防止在哺乳动物肌细胞增生，抑制细胞周期进程过去G1和G2的阶段（17-19）。

这些行动是介导降低CDK2的水平和活动，同时增加p21蛋白激酶抑制剂，因此，Rb的hypophosphorylation部分。

肌肉生长抑制素也抑制成肌细胞分化（20-22），虽然这个特别的效果的目的论意义，可能会出现争议，作为冲突的数据表明，Myostatin基因启动细胞周期撤出，这是一个分化的必要先决条件（19，20，22，23）。

但是，与myostatin的空小鼠的主要myosatellite细胞的研究表明，肌肉生长抑制素刺激细胞周期的撤离伴随着细胞的平静（23，24），而不是分化。

这就解释了明显的差异，并支持早先的研究表明肌肉生长抑制素是成肌细胞生存因子（17）。

因此，myostatin的行动在哺乳动物模型表明，在对其他肌监管的情况下，myostatin的抑制成肌细胞的增生，刺激细胞周期撤出，并抑制分化诱导细胞静止。

肌肉生长抑制素的表达和生物利用度的调节因素
转录调控是调节肌肉生长抑制素表达的转录因子。

分析小鼠，牛和人类的肌肉生长抑制素发起人确定了几个保守的转录调节基因表达的响应元素（21，25，26）。

这些措施包括糖皮质激素反应元件（GRE），肌细胞增强因子（MEF）-2，雄激素反应元件（ARE），电子盒，过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）γ和核因子-κB（NF-κB的）（25）。

MEF-2结合位点的缺失引起Myostatin基因在C2C12细胞中的转录活性降低了三倍。

MEF的-2蛋白在异型蛋白质的相互作用，在基本的螺旋- 环- 螺旋家族（27）肌蛋白的参与。

（26）积极响应，在不同哺乳动物myostatin的发起人MEF-2元素的存在表明，这些特定元素以及在此脊椎动物类（25）保守。

利用染色质免疫沉淀和荧光素酶检测，也显示出MyoD的增强子（26）在牛肌肉生长抑制素结合盒图案Myostatin基因表达的15倍。

最近，据报道，内质网（ER）压力，散发性包涵体肌炎的特点，诱导肌肉生长抑制素在体外培养的人体肌肉纤维（28）的表达。

抑制剂和电迁移分析（EMSA）表明，NF-κB的调解这些影响。

这些因素，MEF-2，MyoD的E-盒和NF-κB，所有的成肌细胞分化，或与MyoD的，是这一进程的关键。

生肌因素和其他可能的myostatin的表达上调是与肌肉生长抑制素在分化过程中的必要作用一致;刺激细胞周期退出和维持细胞静止。

肌肉生长抑制素结合蛋白：潜在的复杂的组成分子非共价结合，以成熟的肌肉生长抑制素二聚体（29）的两个单体的LAP。

LAP的糖化，但抑制作用不被糖基化的影响，在细菌表达的搭接块肌肉生长抑制素的行动（30）。

在膝部成熟MSTN基因的亲和力高于对其他肌肉生长抑制素结合蛋白（13）。

事实上，转基因动物的过度LAP也增加肌纤维的数量和规模以及肌肉质量（1331）。

部分位于42-115氨基酸（30）域结合成熟myostatin的必要。

据估计，myostatin的超过70％流通势必舔那一圈myostatin的生物利用度（32）在调控中起着重要的作用。

卵泡，单体糖蛋白表达在许多组织中，结合MSTN基因和防止其结合到受体的LAP（13）类似的方式。

计算的亲和力，但是myostatin的卵泡为5.84 X10-10米（33），这是小于圈（13）。

利用酵母双杂交系统，结果表明，整个卵泡蛋白myostatin的互动，并通过几个表位（33）介导的相互作用，可能是必要的。

双转基因小鼠过度下的肌球蛋白轻链启动卵泡肌肉相同程度的肌肉生长抑制
素基因敲除小鼠（13）（194-327％）。

此外，系统性交付的皮下注射中国仓鼠卵巢细胞表达卵泡的卵泡明显减缓肌肉生长抑制素诱导小鼠减肥（34）。

心脏毒素（35）注射后在城郊坏死的肌肉细胞的卵泡表达增加。

这表明，卵泡可能有助于抑制肌肉生长抑制素的行动（35）肌肉损伤后的再生过程。

myostatin的具有约束力的其他蛋白，包括卵泡喜欢3（FSTL-3），生长和分化因子相关蛋白（GASP-1），核心蛋白聚糖和titin的上限。

喜欢-3也像相关基因（FLRG）的卵泡卵泡，是一种糖蛋白，是非常相似的卵泡。

循环myostatin 的结合在小鼠和人血清（32）FSTL-3，虽然myostatin的亲和力FSTL-3圈或卵泡（36）相比，是相当低的。

FSTL-3表达诱导转化生长因子-β（37）或激活素通过激活Smad 3和4（38）。

myostatin的信号通过Smad 3/4激活核。

这表明，myostatin的行动可能是由自动感应FSTL-3表达上调。

生长和分化因子相关蛋白（GASP）-1还结合Myostatin基因在老鼠和人类血清（39）的的卵泡域家庭的新成员。

它包含一个域的同源性在卵泡发现重复的10个半胱氨酸。

然而，与卵泡和FSTL 3，灵芝孢子-1结合独立LAP和MSTN基因。

此外，它只能抑制GDF-11和MSTN基因，不像卵泡和FSTL-3，从而抑制激活素为（13，32，40，41）。

此外，LAP，肌肉生长抑制素和灵芝孢子-1已证明共同免疫沉淀，提出了可能的三元复合物（39）。

蛋白聚糖是一个小的富含亮氨酸的蛋白多糖，扮演一个重要的作用，调节TGF-β的行动通过与膜结合受体的相互作用（44，45）（42，43）。

利用表面等离子体共振的研究表明，蛋白聚糖结合myostatin的，但只有中存在的Zn 2 +浓度超过10微米（46）和块肌肉生长抑制素的抑制作用，对小鼠C2C12细胞。

浓度的Zn 2 +血范围从12-20μM，这表明，核心蛋白聚糖结合myostatin 的，在生理条件下（46）。

titin的上限（T帽）是横纹肌蛋白结合titin的N末端结构域，即调节肌肉细胞骨架组织。

T型帽和肌肉生长抑制素之间的关联被初步证明利用酵母双杂交技术，但后来通过免疫共沉淀分析（47）。

T型帽也阻止myostatin的行动，但是，它是一种细胞内蛋白质，因此，从受体不静噪myostatin 的距离。

相反，T型帽结合到myostatin的发生大概在高尔基体或细胞质，抑制肌肉生长抑制素的分泌（47）其中。

同一作者进一步提出，myostatin的可能发挥的作用，在肢带型肌营养不良症，导致缺陷的T-CAP调节肌的完整性维护。