Stk40對(duì)脂肪和骨骼肌分化的調(diào)控及機(jī)制的研究.pdf

1、Stk40（Serine/threonine kinase40）是一個(gè)含有絲氨酸蘇氨酸激酶結(jié)構(gòu)域并在進(jìn)化上保守的蛋白,目前對(duì)其結(jié)構(gòu)和功能的研究甚少。過(guò)去本課題組研究表明在小鼠胚胎干細(xì)胞(Mouse embryonic stem cells，mESCs)中Stk40是胚胎干細(xì)胞發(fā)育全能性相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子Oct4的下游靶基因，可以通過(guò)激活Erk/MAPK信號(hào)通路誘導(dǎo)mESCs向胚外內(nèi)胚層分化。對(duì)本課題組建立的Stk40基因敲除（Stk40-/-

2、，knock out,KO）小鼠的研究表明Stk40-/-小鼠出生后24小時(shí)內(nèi)死亡，肺部發(fā)育存在異常。為了全面了解Stk40基因的生理功能，本課題研究了Stk40在小鼠脂肪和骨骼肌細(xì)胞分化過(guò)程中的功能和機(jī)制。
　　本研究發(fā)現(xiàn)Stk40基因敲除或者表達(dá)下調(diào)（Knock down，KD）增強(qiáng)原代小鼠胚胎成纖維細(xì)胞（Mouse embryonic fibroblasts，MEFs）和間充質(zhì)干細(xì)胞(Mesenchymal stem cel

3、ls，MSCs)的成脂分化。機(jī)制方面，Stk40通過(guò)抑制脂肪細(xì)胞分化的重要轉(zhuǎn)錄因子C/EBP（CCAAT/enhancer binding protein）??和???的蛋白合成來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)成脂分化的調(diào)控。具體來(lái)說(shuō)，Stk40使4E-BP1（eIF4E-binding protein1）磷酸化的水平降低，引起翻譯起始因子eIF4E（Eukaryotic initiation factors4E）功能的減弱，從而減弱了依賴(lài)于eIF4E的C/E

4、BPs的蛋白翻譯過(guò)程，進(jìn)而抑制了MEFs和MSCs的成脂分化。
　　我們對(duì)Stk40在骨骼肌細(xì)胞分化中的作用的研究表明，在成肌細(xì)胞（Myoblast）C2C12成肌分化過(guò)程、胚胎期骨骼肌發(fā)育過(guò)程以及成體骨骼肌再生過(guò)程中，Stk40的表達(dá)水平升高，提示Stk40可能參與了成肌分化過(guò)程。利用C2C12成肌細(xì)胞分化作為研究模型，我們發(fā)現(xiàn)在C2C12成肌分化過(guò)程中Stk40能增強(qiáng)重要的促成肌分化的調(diào)控因子MEF2（Myocyte enha

5、ncer factor2）的轉(zhuǎn)錄活性，提高M(jìn)EF2的下游靶基因MyHC（Myosin heavy chain）和MEF2C的表達(dá)水平，從而促進(jìn)C2C12細(xì)胞的分化。機(jī)制方面，我們的研究結(jié)果表明在C2C12細(xì)胞中Stk40通過(guò)降低去乙?；窰DAC5的蛋白水平來(lái)實(shí)現(xiàn)其增強(qiáng)MEF2轉(zhuǎn)錄活性的功能，因?yàn)橐延醒芯孔C明HDAC5具有抑制MEF2轉(zhuǎn)錄活性的作用。最后，我們通過(guò)Stk40基因敲除小鼠檢測(cè)了在生理狀態(tài)下Stk40對(duì)骨骼肌發(fā)育的影響，研究

6、發(fā)現(xiàn)胎兒期E18.5（Embryonic day18.5）的Stk40 KO小鼠后肢骨骼肌肌肉發(fā)育存在異常，表現(xiàn)為肌纖維數(shù)目的減少和肌肉特異性基因表達(dá)水平的降低。因此，Stk40對(duì)于成肌細(xì)胞分化和骨骼肌的發(fā)育具有正向調(diào)節(jié)作用。
　　綜上所述，本研究揭示Stk40通過(guò)分別調(diào)控細(xì)胞成脂和成肌分化的重要調(diào)控因子的蛋白質(zhì)水平實(shí)現(xiàn)對(duì)脂肪細(xì)胞分化的抑制和對(duì)骨骼肌細(xì)胞分化的促進(jìn)功能。這些研究結(jié)果為闡明Stk40基因的生理功能、探索肥胖和肥胖相關(guān)