骨骼肌特异表达Linc-RAM在骨骼肌细胞谱系建立中的功能与机制

Cell lineage specification is one of the fundamental scientific questions in developmental biology. The molecular mechanism underlining myogenic cell specification is far from complete. Recent findings suggest tissue-specific expressed long non-coding RNA (LncRNA) may regulate cell lineage specification during development. Interestingly, our laboratory has previously identified a MyoD-regulated lncRNA (Linc-RNA Activator of Myogenesis, Linc-RAM), which is specifically expressed in skeletal muscle. Functionally, we demonstrate Linc-RAM directly binds MyoD and activates myogenic gene expression during myogenic lineage specification. The specific focus of the project is to investigate the function and molecular mechanism of Linc-RAM and its transcriptional regulation during embryonic myogenesis. Hopefully, we will decipher the molecular mechanism underlining functions of Linc-RAM in regulating myogenic lineage specification. In addition, we will provide significantly data to understand the molecular mechanism underlining functional specificity of the master transcriptional factor MyoD on target gene expression.

细胞谱系决定是发育生物学研究的核心科学问题之一。目前，骨骼肌细胞谱系决定的分子机制不十分清楚，长非编码RNA可能在这一过程中发挥重要调控作用。申请人鉴定了一个受MyoD调控、骨骼肌细胞特异表达、与MyoD结合调控肌细胞谱系决定的长非编码RNA Linc-RAM （Linc-RNA Activator of Myogenesis）。本项目利用实验室已制备的Linc-RAM-/-、MyoD-/-和Linc-RAM-/-;MyoD-/-小鼠及遗传示踪小鼠（如Rosa26-YFP），采用多种策略与方法探讨Linc-RAM对早期胚胎发育中肌细胞谱系的调控功能和机制，特别是Linc-RAM自身表达调控的机制。本项目的关键科学问题是揭示Linc-RAM调控肌细胞谱系决定的分子机制和Linc-RAM在决定MyoD调控靶基因特异性中的机制。研究结果将为阐明长非编码RNA在细胞谱系决定中的功能提供重要依据。

细胞谱系命运决定和细胞分化是发育生物学研究的核心科学问题之一。目前，骨骼肌细胞谱系命运决定和骨骼肌细胞分化的分子机制并不十分清楚，长非编码RNA可能在这一过程中发挥重要调控作用。项目负责人前期工作中鉴定了一个受MyoD调控、骨骼肌细胞谱系特异表达的长非编码RNA Linc-RAM。本项目的关键科学问题是揭示Linc-RAM调控骨骼肌细胞谱系命运决定和骨骼肌细胞分化的分子机制。核心研究内容包括几个方面：首先，在早期胚胎发育中，Linc-RAM是否调控骨骼肌细胞谱系命运决定？其次，Linc-RAM基因自身的表达又是如何被调控的? Linc-RAM同时存在于细胞核和细胞质中，定位于细胞质和细胞核中的Linc-RAM调控骨骼肌细胞分化的分子机制是什么？本项目按照申请书计划的研究任务执行，同时拓展了计划书中的研究内容。研究结果发现敲除Linc-RAM没有显著影响骨骼肌早期胚胎发育，但是，Linc-RAM对出生后骨骼肌成体干细胞分化和骨骼肌损伤再生具有重要调控功能（Nature Communications, 2017），阐明了Linc-RAM基因自身表达调控的分子机制和信号传导通路（RNA Biology, 2018）。特别重要的是，本项目分别探讨了细胞质和细胞核中Linc-RAM调控骨骼肌细胞分化的分子机制。发现细胞质中Linc-RAM通过结合并调控糖原磷酸化酶PYGM活性调节骨骼肌细胞分化（待发表）；细胞核中的Linc-RAM通过调控MyoD和CTCF在基因组中的结合位点调节骨骼肌细胞分化过程中染色质高级结构（待发表）。研究结果将为阐明长非编码RNA在细胞谱系决定和细胞分化中的功能提供重要依据，为长非编码RNA作用机制的多样性提供重要参考。