Nat Commun：揭示CPEB1指导肌肉干细胞激活机制

2022年3月5日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自中国香港科技大学的研究人员发现了一种蛋白在驱动骨骼肌干细胞激活以修复受损肌肉方面的建设性作用，为进一步研究干细胞静止到激活的转变和基于干细胞的肌肉再生机制奠定了基础。相关研究结果近期发表在Nature Communications期刊上，论文标题为“CPEB1 directs muscle stem cell activation by reprogramming the translational landscape”。

骨骼肌干细胞，也称为卫星细胞，是修复受损肌肉不可缺少的，也是治疗肌肉疾病的关键靶标。在健康未受伤的肌肉中，这些储备干细胞处于静止状态，即休眠状态，为未来的肌肉修复维持常驻干细胞池。当肌肉损伤发生时，这些静止的肌肉干细胞会迅速“苏醒”，产生足够的肌肉祖细胞来构建新的肌肉。

尽管肌肉干细胞静止到激活的转变是肌肉再生的关键步骤，但是它仍然是一个难以捉摸的过程，科学家们对它的工作机制和真正的静止卫星细胞蛋白质组学特征的理解一直很有限。

不一致的蛋白质组学和转录组学特征揭示了卫星细胞从静止到激活转变过程中潜在的翻译控制机制。图片来自Nature Communications, 2022, doi:10.1038/s41467-022-28612-1。

在这项新的研究中，这些作者利用实验室开发的全小鼠灌注技术，获得了真正的静止卫星细胞，用于低输入的质谱分析。据此，他们揭示了一种名为CPEB1的调节蛋白在重编程卫星细胞的翻译景观中起着重要作用，从而推动这些干细胞激活和增殖。

论文通讯作者、香港科技大学生命科学学院副教授Tom Cheung博士说，“在我们的研究中，我们发现在卫星细胞的激活过程中，它们的蛋白质组和转录组之间存在不协调，揭示了转录后调节的存在。我们的分析显示，CPEB1蛋白的水平在静止的卫星细胞中是低的，但在激活的卫星细胞中是上调的，CPEB1的丢失会延迟卫星细胞的激活。”

在他们随后的RNA免疫沉淀测序分析和CPEB1敲降的蛋白质组分析中，这些作者发现CPEB1磷酸化通过靶向在驱动卫星细胞激活的靶RNA转录本的3'非翻译区（3'-UTR）中发现的一些序列调节关键的生肌因子MyoD的表达，其中MyoD是一种参与骨骼肌发育的蛋白。

Cheung博士指出，“这意味着操纵CPEB1的水平或磷酸化可以增加卫星细胞的增殖，为肌肉修复产生足够的成肌祖细胞，这可能是老年人肌肉修复的潜在治疗靶标。”随着科学家们继续更全面地探究干细胞静止期退出和基于干细胞的组织修复机制，这些发现将在这个领域发挥基础作用。

这些作者的下一步研究将涉及评估CPEB1基因剔除小鼠体内的肌肉再生，以进一步加强CPEB1在卫星细胞介导的肌肉再生中的作用。Cheung博士说，“此外，利用高通量筛选，我们可以发现能够上调CPEB1蛋白表达以促进肌肉再生的化合物。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Wenshu Zeng et al. CPEB1 directs muscle stem cell activation by reprogramming the translational landscape. Nature Communications, 2022, doi:10.1038/s41467-022-28612-1.