Myoblast fusion: when it takes more to make one

doi:10.1016/j.ydbio.2009.10.024

审查

.2010年5月1日；341(1):66-83.

doi:10.1016/j.ydbio.2009.10.024。 Epub 2009年11月20日。

成肌细胞融合：当需要更多才能形成一个时

凯特·罗奇林¹, 余香农（Shannon Yu）, 苏迪普托·罗伊, 玛丽·K·贝利斯

附属公司

PMID： 19932206
预防性维修识别码：项目经理2854170
DOI（操作界面）： 2016年10月10日/j.ydbio.2009年10月24日

审查

成肌细胞融合：当需要更多才能形成一个时

凯特·罗奇林等。求文献一篇. 2010.

.2010年5月1日；341(1):66-83.

doi:10.1016/j.ydbio.2009.10.024。 Epub 2009年11月20日。

作者

凯特·罗奇林¹, 余香农（Shannon Yu）, 苏迪普托·罗伊, 玛丽·K·贝利斯

附属

¹美国纽约州纽约市斯隆-凯特琳研究所发育生物学项目，邮编：10065。

PMID： 19932206
预防性维修识别码：项目经理2854170
DOI（操作界面）： 2016年10月10日/j.ydbio.2009年10月24日

摘要

在许多组织的形态和功能的发生中，细胞-细胞融合是一个关键且高度调控的事件。一种特殊类型的细胞融合，成肌细胞融合，是塑造肌肉形成和修复的关键细胞过程。尽管它对人类健康很重要，但这一过程背后的机制仍不清楚。本综述的目的是强调与成肌细胞融合相关的最新文献，并重点比较几种模型系统，尤其是苍蝇、斑马鱼和小鼠的这些研究。技术分析和成像技术的进步使新融合基因的鉴定成为可能，并推动了这些系统中先前鉴定的基因的进一步表征。在确定为成肌细胞融合关键的细胞步骤中，有迁移、识别、粘附、膜排列以及膜孔的形成和分解。重要的是，引人注目的新证据表明，在这些物种中，直系基因控制着其中几个步骤。总之，三个模型系统之间的比较揭示了一个曾经难以捉摸的过程，提供了令人兴奋的新见解和有用的基因和机制框架。

PubMed免责声明

数字

**图1。各种模型系统中的肌纤维是由单核肌肉前体融合形成的**
(**A-D公司**)使用核DsRed转基因（红色）可视化细胞核(A类)，DAPI（蓝色）(B类,C类)或苏木精（紫色）(D类). (A类)a的四个半段*果蝇属*用抗原肌球蛋白（green）抗体对胚胎进行免疫组织化学分析。(B类)野生型斑马鱼胚胎的合胞体快速抽搐肌纤维被标记为抗快速肌球蛋白轻链抗体（红色）。骨骼肌的GFP表达（绿色）突出了两条快速肌纤维*肌动蛋白gfp*转基因。(C类)C2C12成肌细胞是一种卫星细胞衍生的小鼠成肌细胞培养细胞系，用抗肌球蛋白重链（绿色）抗体进行免疫组织化学分析。比例尺代表40μm。(D类)用苏木精和伊红染色的成年小鼠腿部主要肌肉腓肠肌的横截面。注意，细胞核位于外围，与其他面板不同，肌纤维的多核性质在本节中不明显。

**图2。成肌细胞融合期间发生的细胞和亚细胞行为**
成肌细胞融合过程中发生了几个细胞步骤；每一步都与一系列确定的亚细胞事件相一致。(A类)细胞首先向融合伙伴迁移，同时肌动蛋白聚合（红线）和跨膜引诱物的表达（小矩形）引导迁移细胞。(B类)然后细胞接触并粘附，导致细胞类型特异性跨膜蛋白的定位。(C类)这导致肌动蛋白（红色椭圆形）的积累，并在融合部位形成FuRMAS（紫色环）。随后，一些统称为“融合机制”的融合蛋白定位于融合位点，可能是通过囊泡运输。图3更详细地检查了灰色框所示的区域。(D类)随后是膜破裂和囊泡膜和融合机械部件的去除。(E类)最后，细胞必须通过表达适当水平的跨膜引诱剂来重置以进行下一轮融合。这个过程将反复重复，直到达到最终的肌肉或纤维尺寸。

图3。成肌细胞融合所需基因的当前工作模型*果蝇属*
已更新的简化模型反映了最近确定的融合基因，并说明了蛋白质对斑马鱼和小鼠成肌细胞融合范式的保护。请注意，细胞核为白色，肌管为灰色，FCM为蓝色。肌动蛋白焦点和FuRMAS分别被描绘成红色椭圆形和紫色环。矩形代表在多个系统中成肌细胞融合中具有保守作用的蛋白质。卵是脊椎动物中具有已知同源物的蛋白质，迄今为止在融合中没有任何作用。钻石代表脊椎动物中没有已知同源物的蛋白质。实心箭头表示特征明确的生物化学相互作用，虚线箭头表示遗传和/或建议的生物化学交互作用，白色箭头表示在其他背景下对同源蛋白质的研究中建议的交互作用。虽然这种描述表明每个跨膜蛋白都有特定的相互作用伙伴，但有证据表明，情况可能并非如此，因为Duf和Hbs之间的相互作用已被证明可以介导细胞粘附*在体外*此外，读者需要注意的是，尽管Mbc介导的Rac活化和Rac→SCAR复合物→Arp2/3途径存在强大的生物化学作用，但还没有证据表明Mbc与依赖Arp2/3的肌动蛋白聚合之间存在完整的通路。

**图4。基特突变的FCM可以迁移到体外表达的哑铃状（Duf），它起到FCM引诱剂的作用体内**
(A类)野生型(B类)基特突变体(C类)无翼（Wg）-GAL4>UAS-Duf和(D类)Wg-GAL4>UAS-Duf；基特胚胎。肌纤维和肌纤维蛋白呈绿色；实验胚胎中引诱剂Duf的来源Wg表皮细胞呈红色。野生型(A类)和基特突变体(B类)胚胎，腹外胚层中没有成肌细胞。然而，当野生型胚胎中Duf的表达由Wg GAL4驱动时(C类)，FCM从外胚层迁移到腹外胚层。当Duf表示为基特突变胚胎(D类)，FCM能够向引诱剂来源迁移。比例尺代表20μm。

**图5。脊椎动物成肌细胞融合需要Rac1和Kirrel/Nephrin的活性**
(**A-C公司**)对照胚胎中的斑马鱼快速抽搐合胞体(A类)，一种表达组成活性Rac1（caRac1）的胚胎(B类)和a克雷尔变形斑马鱼胚胎(C类)用抗肌球蛋白重链（红色）和血凝素抗体标记Rac1（绿色）进行免疫组织化学分析(B类). (A类)野生型斑马鱼胚胎的快速抽动肌纤维含有多个细胞核。(B类)表达caRac1的斑马鱼胚胎中的快速抽搐合胞体过度融合，包含的细胞核比野生型合胞体多。(C类)在*克雷尔*变形体中存在大量未融合的快速抽搐前驱体。(**D-E公司**)对照组近端前肢肌纤维的纵切面(D类)和条件Rac1突变体(E类)用抗结蛋白（绿色）和MyoD（红色）抗体对E13.5小鼠进行免疫组织化学分析。比例尺代表50μm。(E类)条件Rac1突变小鼠（E）的肌纤维短而薄，表明融合障碍体内与对照组相比，肌纤维形成长的多核纤维(D类). (**F-G公司**)从对照组分离的成肌细胞(F类)和*尼泊金*空(**G公司**)新生小鼠用抗结蛋白（red）抗体进行免疫组织化学分析。(F类)分化4天后，对照心肌细胞形成大的多核细胞*在体外*. (**G公司**)肌细胞来自*尼泊金*空小鼠分化，但在同一时间段内不能融合。用DAPI（蓝色）可视化细胞核(**A-C公司**,F类,**G公司**)或MyoD(D类,E类).

**图6。描述每个模型系统中已分析的基因子集的维恩图**
果蝇、小鼠和斑马鱼的模型系统显示为蓝色、红色和黄色部分重叠的成肌细胞。每个成肌细胞中都列出了迄今为止分析过的基因子集。模型生物体特有的基因位于合适成肌细胞的非重叠、单色区域。在多个模型中研究的基因定位在适当的重叠区域。在多个系统中分析的基因在表3中进行了表型比较。

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