Mitophagy is required for mitochondrial biogenesis and myogenic differentiation of C2C12 myoblasts

doi:10.1080/15548627.2015.1115172

.2016;12(2):369-80.

doi:10.1080/15548627.2015.115172。

C2C12成肌细胞的线粒体生物发生和肌源性分化需要线粒体吞噬

附属公司

¹a美国加利福尼亚州洛杉矶市雪松-西奈心脏研究所和Barbra Streisand女子心脏中心雪松-西奈医疗中心。
²b美国加州圣地亚哥圣地亚哥州立大学生物系。

PMID： 26566717
预防性维修识别码：项目经理4836019
内政部： 10.1080/15548627.2015.1115172

C2C12成肌细胞的线粒体生物发生和肌源性分化需要线粒体吞噬

乔恩·辛等。自噬. 2016.

.2016;12(2):369-80.

doi:10.1080/15548627.2015.115172。

附属公司

¹a美国加利福尼亚州洛杉矶市雪松-西奈心脏研究所和Barbra Streisand女子心脏中心雪松-西奈医疗中心。
²b美国加州圣地亚哥圣地亚哥州立大学生物系。

PMID： 26566717
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内政部： 10.1080/15548627.2015.1115172

摘要

肌肉发生是控制骨骼肌发育和体内平衡的关键过程。原始成肌细胞分化为成熟肌管需要代谢开关来支持收缩肌肉的能量需求增加。骨骼肌成肌细胞在分化时从高度糖酵解状态转变为主要依赖氧化磷酸化（OXPHOS）。我们发现，这种现象需要线粒体网络的戏剧性重塑，包括线粒体清除和生物发生。在早期肌源性分化过程中，自噬被强烈上调，这与DNM1L/DRP1（dynamin-1样）介导的分裂以及随后通过SQSTM1（固存体1）介导线粒体吞噬去除线粒体相一致。然后，线粒体通过PPARGC1A/PGC-1α（过氧化物酶体增殖物激活受体γ，辅激活物1α）介导的生物发生重新填充。线粒体融合蛋白OPA1（视神经萎缩1[常染色体显性]）随后迅速上调，导致线粒体网络重构。最后的产物是一个充满新线粒体的肌管。呼吸测定法显示，这些新建立的线粒体网络的组成部分对氧磷有更好的准备，并且比成肌细胞中的组分耦合得更紧密。此外，我们发现在分化过程中使用各种抑制剂抑制自噬会干扰肌源性分化。这些数据共同强调了自噬和有丝分裂在肌源性分化中的整体作用。

关键词：自噬；区别；线粒体；有丝分裂；成肌细胞；肌发生；肌管。

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数字

**图1。**
自噬在C2C12成肌细胞的肌源性分化过程中上调。C2C12骨骼肌成肌细胞在低血清分化培养基中分化6d。（A）生长介质（GM）或1天、3天或6天PD中分化C2C12的相差显微镜。比例尺：100µm。（B）分化C2C12s的全细胞裂解物的Western blot分析。（C）根据ARHGDIA（**，*P（P）*< 0.01; *****,*P（P）*< 0.00001; 学生t吨测试；有代表性的western blot显示，n=3）。

**图2。**
阻断自噬可防止肌源性分化。用自噬抑制剂预处理C2C12细胞，然后进行分化。（A、C和E）用任一siRNA靶向预处理的分化C2C12s的相差显微镜*附件5*（A）、BAF（C）或siRNA靶向*平方米1*分化前（E）。比例尺：100µm。（B、D和F）来自*siAtg5*（B） BAF（D），或*平方米1*（F） -处理细胞。GM，生长培养基。

**图3。**
线粒体重构发生在肌源性分化过程中。检测分化C2C12的线粒体网络的变化。（A）用荧光显微镜对表达线粒体靶向DsRed的细胞进行分化和检测。单独调整曝光时间以显示细节。比例尺：20µm。（B）分化细胞免疫染色OPA1（红色）并通过荧光显微镜成像。所有图像均在相同的照明和曝光参数下采集。比例尺：20µm。（C）分化C2C12s的全细胞裂解物的Western blot分析。（D）根据ARHGDIA（*，*P（P）*< 0.05; **,*P（P）*< 0.01; 学生t吨测试；有代表性的western blot显示，n=3）。GM，生长培养基。

**图4。**
区分C2C12的电子显微照片。利用透射电子显微镜对C2C12进行分化，以检查线粒体种群的变化。插图在每个原始图像下方以较高的放大倍数显示。比例尺：500 nm。GM，生长培养基。

**图5。**
当自噬流量被阻断时，线粒体重塑受损。检测BAF处理的细胞以确定线粒体重塑是否需要自噬流量。（A） C2C12用BAF或载体预处理，然后用TOMM70A（绿色）和Hoechst 33342（蓝色）染色，并通过荧光显微镜成像。插图以更高的放大率显示在每个原始图像下方。单独调整曝光时间以显示细节。比例尺：20µm。（B）使用图像J分析A中的细胞，以测量单个细胞的线粒体像素面积/周长比，作为网络互连性的测量。(***,*P（P）*<.001; *****,*P（P）*<.00001; 学生t吨试验，n=10）（C）BAF处理的C2C12s全细胞裂解物的Western blot分析。（D）生长培养基C.GM中蛋白质印迹的定量。

**图6。**
用BAF处理的分化C2C12的电子显微照片。用透射电子显微镜对用100 nM BAF处理过的分化C2C22进行观察，以检测线粒体种群的变化。插图在每个原始图像下方以较高的放大倍数显示。比例尺：500 nm。GM，生长培养基。

**图7。**
肌源性分化伴随着有丝分裂和生物发生。分析分化C2C12的有丝分裂和生物发生标记。（A）区分C2C12s免疫染色的TOMM70A（绿色），并通过荧光显微镜成像。所有图像均在相同的照明和曝光参数下采集。比例尺：20µm。（B）分化C2C12s的全细胞裂解物的Western blot分析。（C） B中蛋白质印迹的定量。整个裂解物印迹归一化为ARHGDIA。(*,*P（P）*< 0.05; **,*P（P）*< 0.01; ***,*P（P）*< 0.001; ****,*P（P）*< 0.0001; 学生t吨测试；有代表性的western blot显示，n=3）。（D）分化C2C12s用PPARGC1A（红色）和Hoechst 33342核染色（蓝色）进行免疫染色，并通过荧光显微镜进行检查。所有图像均在相同的照明和曝光参数下采集。比例尺：20µm。（E） PPARGC1A百分比的量化⁺核数超过总核数（每种情况计算100个核）。GM，生长培养基。

**图8。**
通过MitoTimer评估线粒体周转。在分化表达MitoTimer的C2C12s时检测线粒体周转。（A）分化过程中MitoTimer表达C2C12的荧光图像。所有图像均在相同的光照和曝光参数下采集。比例尺：20µm。（B）基于A的图像的红/绿比率。每个时间点分析三个字段。（C）荧光激活细胞分选法测定分化型MitoTimer表达C2C12s的PE/FITC比值。每个时间点分析了50000个事件。GM，生长培养基。

**图9。**
肌管中充满了更多紧密结合的线粒体，这些线粒体通过增加OXPHOS机械得到强化。检测未分化C2C12成肌细胞和分化肌管6d PD的线粒体质量差异。（A）来自成肌细胞（Blast Mito）或肌管（Tube Mito）的分离线粒体的OCR。以棕榈酰肉碱为底物。平均耦合比如下所示。（B）以棕榈酸酯为底物的完整成肌细胞或肌管的OCR。（C） Western blot分析检测从成肌细胞或肌管分离的线粒体中的OXPHOS复合蛋白。（D） MT-CO1蛋白印迹定量（*，*P（P）*<0.05；学生t吨测试；有代表性的western blot显示，n=3）。GM，生长培养基。

**图10。**
分化过程中线粒体重塑示意图。（A）成肌细胞主要依赖糖酵解，葡萄糖氧化程度较低，并含有稀疏的线粒体网络。（B）在分化刺激下，线粒体裂变蛋白DNM1L和线粒体吞噬受体蛋白SQSTM1上调，导致线粒体断裂和线粒体吞噬。（C）在成肌细胞线粒体清除后，通过PPARGC1A介导的生物发生合成新的线粒体。这些主要依赖脂肪酸氧化的新线粒体更紧密地结合在一起，更适合进行氧合。通过OPA1介导的融合建立密集的线粒体网络。

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[5] Fujio Y，Guo K，Mano T，Mitsuuchi Y，Testa JR，Walsh K。细胞周期退出促进akt的肌原性诱导，akt是心肌细胞存活的积极调节剂。分子细胞生物学1999；19:5073-82; PMID:10373556；http://dx.doi.org/10.1128/MCB19.7.5073-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

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