GSK3β蛋白调控齐口裂腹鱼肌纤维分化的分子机制

The type and composition of muscle fiber determines the development of skeletal muscle of fish and myosin is the most important protein in skeletal muscle. To study the regulation mechanism of different myosin heavy chain genes in muscle fibers can reveal the molecular mechanism of muscle fiber differentiation. The process is regulated by many factors and cell signaling pathways. In our previous study, the inhibition of GSK3β was sufficient to stimulate satellite cells differentiation, and the expression level of Schizothorax prenanti MyHCIIb isoform (white muscle fibre type) was up-regulated specifically. However, the underlying molecular basis of GSK3β remains unknown. In this study, the transcriptional regulation mechanism of MyHCIIb gene will be investigated in differentiating satellite cells. The present study investigates how activation of the GSK3β modulates the NF-κB-dependent stimulation of MyHCIIb promoter activity and gene expression by dual luciferase reporter analysis, ChIP and Western blotting technology. Therefore, the mechanism of GSK3β in muscle fiber differentiation could be illuminated. These studies will provide valuable information for skeletal muscle development of Schizothorax prenanti.

肌纤维的类型和组成决定鱼类骨骼肌的生长发育，而肌球蛋白则是构成骨骼肌的最主要的蛋白质。因此，研究肌纤维中不同肌球蛋白基因的表达调控机制，可以揭示出鱼类肌纤维分化的分子机制。我们前期研究发现，抑制GSK3β 蛋白可以促进骨骼肌卫星细胞的分化，并且特异的显著提高齐口裂腹鱼MyHCIIb亚型（白肌纤维）的表达，但这种内在的分子作用机制仍不清楚。因此本课题以体外分化的骨骼肌卫星细胞为试验材料，研究GSK3β蛋白对齐口裂腹鱼快肌纤维类型（MyHCIIb）的表达调控机制。利用双荧光素酶报告系统、染色质免疫沉淀（ChIP) 和Western blotting 等试验方法验证GSK3β蛋白是否通过调控NF-κB转录因子激活或者抑制MyHCIIb基因表达。从而阐明GSK3β蛋白在调控齐口裂腹鱼肌纤维增殖分化化过程中的作用机制，尽而为提高齐口裂腹鱼的肌肉生长发育提供理论依据。

GSK3β蛋白属于一种丝氨酸/苏氨酸类蛋白激酶，参与调控多种信号通路，在动物胚胎发育、蛋白质合成、糖脂代谢等过程中扮演着重要角色。本项目探讨了GSK3β蛋白对齐口裂腹鱼肌纤维分化以及肝脏糖脂代谢的作用和调控机制。研究发现，首先在体外分化的骨骼肌卫星细胞中，和对照组相比抑制GSK3β蛋白组的卫星细胞的分化能力显著提高，能够形成更多的肌管，融合率显著提高。同时显著提高快肌纤维类型MyHCΙΙb基因的表达，而对慢肌纤维类型MyHCΙ基因的表达没有影响，结果表明抑制GSK3β蛋白可以促进齐口裂腹鱼肌纤维的分化。. 进一步在齐口裂腹鱼体内通过LiCl腹腔注射7天后，发现可以抑制GSK3β蛋白的表达，并且显著提高GSK3β蛋白Ser9位点的磷酸化水平，进而抑制GSK3β蛋白的表达和活性。同时抑制组血浆中的甘油三酯（TG）和总胆固醇（TC）同对照组相比显著减少。通过油红O染色，发现抑制GSK3β蛋白组肝脏组织中的脂滴数目和TG含量显著降低。利用qPCR检测肝脏中成脂相关基因的表达，发现ACC、FAS、FABP4和C/EBP-α基因的表达量显著降低。进一步研究发现抑制GSK3β蛋白表达后对STAT3总蛋白的表达没有显著影响，但是可以促使STAT3蛋白Tyr705位点磷酸化水平显著降低，表明GSK3β蛋白通过STAT3信号通路调控齐口裂腹鱼肝脏脂肪沉积。. LiCl在体内抑制GSK3β蛋白后，对血浆中血糖的含量的影响并不显著，但是显著降低了肝脏和白肌中的糖原含量，而对其他组织中没有显著变化。进一步经过PAS染色指示肝脏组织中的糖原含量显著降低。同时显著下调肝脏糖酵解关键酶丙酮酸激酶（PK）基因的表达，以及肝脏糖异生关键酶（FBPase和G6Pase）基因表达，表明 GSK3β蛋白通过对肝脏糖酵和糖异生通路调控齐口裂腹鱼的肝脏糖代谢过程。 . 本项目本研究以糖原合成酶激酶3（GSK3β）为研究对象，揭示了GSK3β对齐口裂腹鱼肌纤维分化以及肝脏糖脂代谢的作用和调控机制。通过本项目实施，发表了1篇SCI收录文章。.