發(fā)現(xiàn)肌肉細(xì)胞分化的調(diào)控機(jī)制

該研究發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，在6例肌病患者的骨骼肌細(xì)胞質(zhì)中積累了較高水平的PrPC。PrPC抑制骨骼肌細(xì)胞自噬，阻斷成肌細(xì)胞分化。

在成肌細(xì)胞分化過程中，PrPC選擇性地與一部分miRNA結(jié)合，并且在6例PrPC過量的肌病患者骨骼肌中觀察到PrPC和miR-214-3p的共定位。該研究發(fā)現(xiàn)PrPC在病理?xiàng)l件下在骨骼肌細(xì)胞中過度表達(dá)，并通過與一組miRNA的物理相互作用抑制肌細(xì)胞分化，并選擇性地將這些miRNA招募到活成肌細(xì)胞的相分離凝集物中，從而增強(qiáng)PrPC的液-液相分離，促進(jìn)PrP的病理性聚集，并導(dǎo)致以肌肉不完全再生為特征的肌病患者抑制自噬相關(guān)蛋白5依賴的自噬和肌束形成

哺乳動(dòng)物朊蛋白（PrP）有兩種結(jié)構(gòu)和功能不同的形式，即細(xì)胞朊蛋白（PrPC）和病理聚集型朊蛋白(PrPSc)。朊病毒病是一組傳染性神經(jīng)退行性疾病，其主要原因是在許多哺乳動(dòng)物物種中，PrP從α-螺旋主導(dǎo)的PrPC構(gòu)象轉(zhuǎn)化為富含β-片層的PrPSc。良性細(xì)胞形式 PrPC，一種糖基磷脂酰肌醇（GPI）錨定的糖蛋白，以膜結(jié)合和細(xì)胞質(zhì)形式存在，具有多方面功能，在骨骼肌中具有重要功能。包涵體肌炎、皮肌炎和其他肌病患者或者發(fā)生快速進(jìn)展的原發(fā)性肌病的轉(zhuǎn)基因小鼠的骨骼肌中可觀察到PrPC功能障礙，但這一現(xiàn)象背后的機(jī)制尚不清楚。自噬是一種在進(jìn)化上保守的分解代謝途徑，通過溶酶體降解細(xì)胞內(nèi)成分，自噬似乎增加，并且在成肌細(xì)胞分化過程中是必需的，并且與肌肉病理生理學(xué)相關(guān)。重要的是，在衰老的肌肉衛(wèi)星細(xì)胞中觀察到自噬受損。此外，科學(xué)家已經(jīng)鑒定出至少35個(gè)編碼自噬相關(guān)（ATG）蛋白的基因，包括自噬相關(guān)蛋白5（ATG5）和微管相關(guān)蛋白1輕鏈3（LC3），其中E3泛素連接酶ATG5對(duì)自噬體伸長至關(guān)重要。目前，病理性朊病毒聚集體已被證明會(huì)觸發(fā)骨骼肌中的自噬，并且可以被自噬降解。然而，目前尚不清楚PrP的良性細(xì)胞形式是否調(diào)節(jié)骨骼肌細(xì)胞的自噬和分化。微小RNA（miRNA）是小的非編碼 RNA，在骨骼肌中高度富集，從植物到哺乳動(dòng)物都高度保守。miRNA 通過與特定蛋白質(zhì)的相互作用在調(diào)節(jié)骨骼肌的分化、萎縮和再生中發(fā)揮作用。miR-181a-5p、miR-324-5p和miR-451a 三種miRNA在脊髓性肌萎縮癥患者的骨骼肌中過表達(dá)，表明靶向過表達(dá)的miRNA可能是針對(duì)該疾病的一種新治療方法。然而，目前尚不清楚miRNA是否通過與PrPC的特異性相互作用來調(diào)節(jié)骨骼肌細(xì)胞的自噬和分化。蛋白質(zhì)和 RNA 分子傾向于通過細(xì)胞中蛋白質(zhì)的液-液相分離（LLPS）形成稱為無膜細(xì)胞器的超分子組裝體，以執(zhí)行關(guān)鍵功能。由生物大分子形成的液滴具有融合特性，RNA 可以控制或緩沖具有天然折疊或低復(fù)雜性結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)的 LLPS。因?yàn)镻rPC在其N末端結(jié)構(gòu)域中包含一個(gè)低復(fù)雜性和固有無序區(qū)域（IDR），它在體外經(jīng)歷LLPS并形成蛋白質(zhì)縮合物。PrPC液相凝集受淀粉樣蛋白-β寡聚體、中和突變、病理性突變、RNA (polyU RNA、粗tRNA和酵母總RNA)和其他因子的調(diào)控。然而，目前尚不清楚PrPC在體內(nèi)是否經(jīng)歷了LLPS，以及PrPC的LLPS是否導(dǎo)致了該蛋白在細(xì)胞中的病理性聚集。此外，研究者也不清楚PrPC是否選擇性地將特定的miRNA招募到相分離的凝集物中，從而調(diào)控PrPC的LLPS。

該研究發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，肌病患者骨骼肌的細(xì)胞質(zhì)中積累了較高水平的PrPC。研究證明，位于細(xì)胞質(zhì)中的PrPC通過選擇性招募包括miR-214-3p在內(nèi)的miRNA子集到活成肌細(xì)胞的相分離凝集物中，從而增強(qiáng)PrP的相分離和聚集，并抑制ATG5相關(guān)的自噬，從而阻止肌細(xì)胞分化。綜上所述，該研究結(jié)果為病理?xiàng)l件下PrPC對(duì)肌細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)提供了見解，通過一組miRNA增強(qiáng)蛋白的LLPS，這對(duì)肌病的病因有一定的意義。