跳到主页内容
美国国旗

美国政府的官方网站

Dot政府

gov意味着它是官方的。
联邦政府网站通常以.gov或.mil结尾。之前分享敏感信息，确保你在联邦政府政府网站。

Https系统

该站点是安全的。
这个https（https）：//确保您连接到官方网站，并且您提供的任何信息都是加密的并安全传输。

访问密钥 NCBI主页 MyNCBI主页 主要内容 主导航
.2013年10月；11（10）：e1001679。
doi:10.1371/journal.pbio.1001679。 Epub 2013年10月15日。

eIF4EBP3L通过特异性调节Mef2ca翻译起始，在活性依赖性肌肉生长中充当TORC1的看门人

奥利·约盖夫 1, 维多利亚·C·威廉姆斯, 亚尼夫·希尼茨, 西蒙·休斯
附属公司

eIF4EBP3L通过特异性调节Mef2ca翻译起始，在活动依赖性肌肉生长中充当TORC1的看门人

奥利·约盖夫等。 公共科学图书馆生物学. 2013年10月.

摘要

肌肉纤维大小取决于活动，在衰老、卧床休息和恶病质中具有重要临床意义，在这些情况下，肌肉无力会导致残疾、恢复时间延长和成本增加。不活动通过触发蛋白质降解导致肌肉萎缩，同时可能阻止蛋白质合成。在发育过程中，肌肉组织通过多种机制生长，包括现有纤维的肥大。与其他组织一样，TOR通路通过抑制eIF4EBPs（真核启动因子4E结合蛋白）（翻译启动的调节器）在促进肌肉蛋白质合成中发挥关键作用。在这里，我们测试了TOR-eIF4EBP在新型斑马鱼肌肉不活动模型中的作用。失活导致eIF4EBP3L（eIF4EBP3的斑马鱼同源物）上调，并降低肌球蛋白和肌动蛋白含量、肌原纤维生成和纤维生长。这些变化伴随着肌肉转录因子Mef2c相对于Myod和Vinculin的优先减少。多体分馏表明，Mef2c减少是由于mef2ca mRNA翻译减少。mef2ca功能的丧失降低了正常肌肉的生长，并减少了不活动引起的生长减少。我们确定eIF4EBP3L是Mef2c翻译和失活后蛋白质水平的关键调节器；阻止eIF4EBP3L功能增加了Mef2ca转换。这种阻断还阻止了mef2ca翻译和Mef2c和慢肌球蛋白重链蛋白水平的下降。相反，活性eIF4EBP3L的过度表达通过降低多聚体中mef2ca mRNA的比例、Mef2c和慢肌球蛋白重链的水平以及肌原纤维含量来模拟无活性。抑制TOR通路而不增加eIF4EBP3L对肌原纤维生成和肌肉大小的影响较小。这些发现确定eIF4EBP3L是响应活动的肌纤维大小的关键TOR依赖性调节因子。我们建议通过选择性抑制mef2ca和其他mRNA的翻译起始，eIF4EBP3L重新编程肌肉的翻译轮廓，使其能够适应新的环境条件。

PubMed免责声明

利益冲突声明

提交人声明，不存在相互竞争的利益。

数字

图1
图1。肌肉活动提高斑马鱼肌纤维宽度和肌球蛋白水平。
将MS222添加到鱼水中24小时，肌肉活动被阻断chrnd公司 sb13/sb13缺乏乙酰胆碱受体德尔塔亚基的突变体，通过其不育性鉴定。（A） 48 hpf胚胎中慢MyHC免疫染色的共聚焦叠加。注意，非活动鱼类的肌原纤维含量减少，捆绑不良。右侧面板中的白色条表示每根纤维上的肌原纤维束宽度最小。使用了五倍以上的激光来生成右下方的图像。（B） 在每种条件下，从6个以上的胚胎中测量17号体节中>5个肌纤维紧密捆绑区域的肌原纤维材料宽度。（C） 与对照组相比，MyHC水平较慢n个 = 15个胚胎。（D和F）对48个hpf突变或MS222处理的胚胎与相应对照进行西方分析。（E） 在横向（左图像）和横向（右图像，用白线表示的体节）视图中，对胚胎的共聚焦堆叠进行一般MyHC（A4.1025）染色。图表显示了相对MyHC水平。n个 = 10个胚胎。棒材代表SEM，样品通过t吨测试。所有实验至少重复两次。比例尺 = 90µm in（A，左）、（E）和23µm in.（A，右）。
图2
图2。Mef2ca受肌肉活动上调，对肌肉生长至关重要。
（A–C）MS222优先抑制Mef2c蛋白水平。斑马鱼胚胎从31–48 hpf与MS222和Mef2孵育，MyoD（A，B）或特定Mef2c（C）通过Western blot检测（50个胚胎/样品）。尽管Mef2降低，但Myod和Vinculin与肌动蛋白对照组（B）相比没有变化。（D–H）野生型胚胎（D）中体区或mef2ca公司tn213型 /+对暴露于MS222或载体17 h的交叉（E，F）进行Mef2c（绿色）、Hoechst（D）和慢MyHC（E，G）或所有MyHC的免疫染色。Mef2c染色以预期频率鉴定突变体。在每种情况下，从9个胚胎的第17体节中的至少四根纤维测定肌原纤维束宽度（如G中的白色箭头所示）。通过将Somite 17的长度乘以横截面积来计算Somite体积（如H中的红色所示，n个 = 17个胚胎）。比例尺 = 50微米。棒材代表SEM，样品通过t吨测试。所有实验至少重复两次。
图3
图3。肌肉活动调节mef2ca公司mRNA。
斑马鱼胚胎暴露于MS222、雷帕霉素或载体对照。（A和B）肌肉活动不通过蛋白酶体或自噬途径调节Mef2蛋白。（A） 在MS222治疗前和治疗17小时期间，用100 nM MG132或DMSO载体孵育1小时的整个胚胎（48 hpf；50/样品）的蛋白质印迹。（B） Mef2c和全长50 kd Sqstm1条带相对于肌动蛋白的定量。（C） 所示mRNA相对于肌动蛋白MS222或载体之后（48 hpf 20个胚胎/样本）。（D） 将细胞质提取物在蔗糖梯度上分离为轻亚多糖体（SP）和重多糖体部分的示意图，以显示每个部分的mRNA。（E） 来自活性对照和非活性MS222斑马鱼的梯度的核酸的多体谱。峰值表示40 s、60 s亚基和80 s单体。从虚线之间的区域计算多聚体（P）和亚聚体（SP）部分中的核酸量。（F） 肌肉mRNA的活性差异调节。通过qPCR测定P组分、SP组分和未分离（总）中每个特定mRNA的比例。48 hpf时翻译率的活性依赖性变化被确定为MS222中的多糖体/总蛋白与对照组（70个胚胎/样品）中的多糖体/总肽的比率。将片段中每个基因的水平标准化为其在总量中的水平，以排除转录的变化。为了表示几个实验的平均值，将平移变化归一化为mef2ca公司条代表SEM(n个 = 4） 和样品通过以下方式进行比较t吨测试。所有实验至少重复两次。
图4
图4。肌肉不活动下调TOR通路并诱导eIF4EBP3L mRNA。
野生型（A–C、E）或chrnd公司sb13型/+将斑马鱼胚胎与（灰条）或不与（黑条）MS222孵育17–24小时。在48 hpf时，通过Western分析（A）、免疫染色（B）或qPCR（相对于肌动蛋白（20个胚胎/样本；C）。（A和B）肌肉不活动会降低TORC1活动。在整个胚胎（A）和肌肉组织（B）中，下游TORC1靶点的磷酸化水平均降低。比例 = 200微米。注意，由于表位序列在人类和斑马鱼之间是保守的，因此两种eIF4EBP抗血清都可能检测到eIF4EBP1、2和3L（见图S4C）。（C和E）无电活动特别增加eif4ebp3l和eif4ebp1mRNA在整个胚胎中的表达（C）。一些斑马鱼E3连接酶萎缩基因在mRNA水平上表现出类似的增加（E）。（D） 乙酰胆碱受体δ突变体（通过其不活动性鉴定）中肌肉活动的特异性丧失诱导eif4ebp3l，但不是eif4ebp1mRNA，与同胞相比。肌动蛋白作为标准化对照（a，C–E）。误差条代表SEM，样本通过以下方式进行比较t吨测试。所有实验至少重复两次。
图5
图5。eIF4EBP3L的过度表达降低并击倒Mef2c。
注射编码eIF4EBP3L（A–C，F）或对照MO或BP3L MO1（D，E）的RNA的斑马鱼胚胎生长至48–54 hpf，一些胚胎在最后17 h（A，B，E）暴露于MS222或5µM雷帕霉素6 h（Rap；A，C，F。在54 hpf胚胎中通过共焦显微镜定量的（A–C）Mef2c免疫染色强度表明，eIF4EBP3L的过度表达降低了非活性（B）或雷帕霉素处理（C）肌肉中的Mef2c蛋白。n个 = 60（B）和n个 = 20（C）个胚胎/样本。比例尺 = 90微米。（D） qPCR检测的指示mRNA水平表明BP3L变体减少了eif4ebp3l信使核糖核酸。（E） 西方分析表明，与肌动蛋白负载控制相比，BP3L MO1阻止了因不活动引起的Mef2c下降。棒材代表SEM。样品通过t吨测试。所有实验至少重复两次。（F） 多体分馏后进行三次qPCRmef2ca公司和dmd公司多染色体和亚多染色体组分上的mRNA。
图6
图6。活性eIF4EBP3L在不活动后调节肌纤维生成。
将胚胎注射指定的MO，一些胚胎在最后17（A）段暴露于MS222，或使用编码组成活性eIF4EBP3L和GFP（5A3L-GFP）或空载体（GFP）（B）的质粒DNA，生长至48–54 hpf，并对慢MyHC进行免疫染色。（A） BP3L MO1可防止因不活动引起的慢速MyHC下降，而BP3L MO2则会减少。免疫染色（左面板）通过共焦显微镜定量（右面板；n个 = 15个胚胎/样本）。（B） 5A3L的过度表达降低了肌原纤维束的宽度。热休克后，测定GFP+纤维中慢肌原纤维束相对于其相邻GFP−的大小(n个 = 9个胚胎/样本）。棒材代表SEM，样品通过t吨测试。所有实验至少重复两次。比例尺 = 23微米。
图7
图7。肌肉活动如何通过差异平移调节刺激肌肉生长的模型。
先前的研究表明TORC1（一种已知的细胞大小调节因子）在活动依赖性肌肉生长中发挥作用（1）。TORC1通过抑制翻译起始抑制剂eIF4EBP（2）和激活S6K（3）来调节生长，两者都会导致翻译增加。在没有肌肉活动的情况下，肌肉纤维会萎缩，体积和力量都会减少。FoxO/Atrogin-1轴（4）和钙调神经磷酸酶途径（5）都会导致萎缩。我们发现，在肌肉发育过程中，缺乏肌肉活性会增加肌肉中eIF4EBP3L的水平（6），并降低TORC1途径的活性（1），阻止eIF4EBP3L磷酸化（2），从而激活它。高水平的活性eIF4EP3L会阻止特定mRNA的蛋白质合成启动（7）。在由TORC1/eIF4EBP3L调节的mRNAs中，编码转录因子Mef2ca的mRNA也是由钙调神经磷酸酶调节的，是正常肌原纤维生成和肌肉生长所必需的（8）。我们假设其他mRNA也受活性/TORC1/eIF4EBP3L轴（9）的差异调节，并与FoxO和钙调神经磷酸酶途径一起促进肌肉内稳态。
请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

  • 斑马鱼mef2ca和mef2cb编码的交替剪接亚型的不同功能。
    Ganassi M、Badodi S、Polacchini A、Baruffaldi F、Battini R、Hughes SM、Hinits Y、Molinari S。 Ganassi M等人。 Biochim生物物理学报。2014年7月；1839年（7）：559-70。doi:10.1016/j.bbagrm.2014.05.003。Epub 2014年5月17日。 Biochim生物物理学报。2014 PMID：24844180 免费PMC文章。
  • 斑马鱼Mef2ca和Mef2cb对第一和第二心脏场心肌细胞的分化都至关重要。
    Hinits Y、Pan L、Walker C、Dowd J、Moens CB、Hughes SM。 Hinits Y等人。 开发生物。2012年9月15日；369(2):199-210. doi:10.1016/j.ydbio.2012.06.019。Epub 2012年6月28日。 开发生物。2012 PMID：22750409 免费PMC文章。
  • 斑马鱼脑神经嵴需要mef2ca来影响内皮素1信号。
    Miller CT、Swartz ME、Khuu PA、Walker MB、Eberhart JK、Kimmel CB。 Miller CT等人。 开发生物。2007年8月1日；308(1):144-57. doi:10.1016/j.ydbio.2007.05.018。Epub 2007年5月24日。 开发生物。2007 PMID：17574232 免费PMC文章。
  • 骨骼肌质量由MRF4-MEF2轴控制。
    Schiaffo S，Dyar KA，卡拉布里亚E。 Schiaffio S等人。 当前临床营养代谢护理。2018年5月；21（3）：164-167。doi:10.1097/MCO.0000000000456。 当前临床营养代谢护理。2018 PMID：29389722 审查。
  • 骨骼肌肥大和萎缩的PI3激酶调节。
    玻璃DJ。 玻璃DJ。 当前顶级微生物免疫学。2010;346:267-78. doi:10.1007/82-2010_78。 当前顶级微生物免疫学。2010 PMID：20593312 审查。
查看所有类似文章

引用人

查看所有“被引用”文章

工具书类

    1. Hsieh AC，Liu Y，Edlind MP，Ingolia NT，Janes MR，et al.（2012）mTOR信号的翻译景观指导癌症的发生和转移。《自然》485:55-61。-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Thoreen CC、Chantranupong L、Keys HR、Wang T、Gray NS等（2012）mTORC1介导的mRNA翻译调控的统一模型。《自然》485:109-113。-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Richter JD，Klann E（2009）《使突触可塑性和记忆持久：翻译调节机制》。基因发育23:1-11。-公共医学
    1. Spriggs KA，Bushell M，Willis AE（2010），细胞应激条件下基因表达的翻译调控。分子细胞40:228–237。-公共医学
    1. Gkogkas CG、Khoutorsky A、Ran I、Rampakakis E、Nevarko T等（2013），通过失调的eIF4E依赖翻译控制导致的自闭症相关缺陷。自然493:371-377。-项目管理咨询公司-公共医学

出版物类型

MeSH术语