长非编码RNA SYISL对胚胎期肌纤维形成的影响及其作用机制研究

The formation of muscle fibers during embryonic period determines the number of muscle fibers after birth. It is of great theoretical and practical value to deeply understand the molecular regulatory network of this process. Our previous studies found that lncRNA SYISL knockout in mice could significantly increase the number of muscle fibers and muscle mass, indicating that SYISL has an important effect on the formation of primary and secondary fibers in embryonic stage. However, how SYISL plays its roles at embryonic stage is not clear. In this project, we will further analyze the spatial and temporal expression patterns of SYISL in the formation of embryonic muscle fibers on the basis of previous studies, and verify the effects of SYISL knockout on the formation of primary and secondary muscle fibers at embryonic stage. Meanwhile, target genes regulated by SYISL and its interacting proteins will be screened by RNA-seq, ChIRP-seq and ChIRP-MS methods in skeletal muscle satellite cells. On this basis, various experiments such as interference, overexpression, co-transfection and ChIP, will be used to elucidate the molecular mechanism by which SYISL regulates the formation of embryonic myofibrils through recruiting proteins or acting as the molecular sponge of microRNAs. The expected results will provide a new theoretical basis for the epigenetic regulation network of embryonic muscle growth and development.

胚胎期肌纤维形成过程决定了出生后肌纤维数量，深入解析该过程的分子调控网络具有重要的理论和实际价值。申请人前期研究发现lncRNA SYISL敲除可显著增加肌纤维数量和肌肉量，表明SYISL对胚胎期初级肌纤维和次级肌纤维形成具有重要影响，但该lncRNA在胚胎期通过何种机制发挥作用并不清楚。本项目将在前期研究基础上进一步分析SYISL在胚胎期肌纤维形成过程中的时空表达模式，并验证SYISL敲除对胚胎期初级和次级肌纤维形成的影响。同时，在骨骼肌卫星细胞中利用RNA-seq、ChIRP-seq和ChIRP-MS等方法筛选SYISL靶基因及其互作蛋白，在此基础上利用干涉、超表达、共转染和ChIP等实验阐明SYISL通过招募蛋白或miRNA分子海绵调控胚胎期肌纤维形成的分子机制。预期研究结果将为胚胎期肌肉生长发育的表观遗传调控网络提供新的理论依据。

本项目主要聚焦于长链非编码RNA SYISL对胚胎期肌纤维形成的影响及分子机制的研究。在前期的研究中，项目申请人鉴定了一个肌肉高表达的lncRNA，命名为SYISL，对其功能和机制研究发现SYISL通过结合PRC2复合物，表观沉默p21、MyoG和Myh4基因的表达，从而促进成肌细胞增殖，抑制成肌细胞分化。与野生型小鼠相比，SYISL敲除小鼠肌肉重量和肌纤维数量显著增加。已有研究证明骨骼肌肌纤维数量在胚胎期决定，出生后肌纤维数量不再发生改变，肌肉重量的增加主要是肌纤维的肥大。因此，我们推测SYISL可能会影响胚胎期肌纤维的形成和肌纤维的数量。基于此，我们对SYISL开展了进一步的功能研究，并且在细胞和胚胎期小鼠模型上揭示了SYISL调节胚胎期初级肌纤维和次级肌纤维形成的功能和分子机制。我们的研究发现：①敲除SYISL可以显著增加小鼠胚胎期初级肌纤维和次级肌纤维的数量，从而增加肌纤维总数量；②敲除SYISL可以抑制胚胎期肌肉细胞增殖，促进肌肉细胞分化，表明敲除SYISL可能导致肌肉细胞从细胞周期中退出，更早的进入分化程序，初级肌纤维的形成；③通过联合分析RNA-seq和SYISL ChIRP-seq数据，我们筛选获得了SYISL结合蛋白E2F1，证明SYISL通过结合E2F1调节靶基因SRF基因的表达；④RNA EMSA、RNA pulldown和细胞共转染实验证明SYISL通过1042-1074区域的motif序列AGACTTT与E2F1蛋白C端结合并发挥作用。我们的研究证明lncRNA在胚胎期肌纤维的形成过程中发挥了重要作用。此外，我们还发现SYISL的功能和分子机制在物种中高度保守，SYISL可以通过作为miRNA分子海绵调节肌肉蛋白质稳态和肌肉萎缩。本项目累计发表SCI论文3篇，其中IF>10的一篇，参与培养博士研究生1人，硕士研究生2人。