骨骼肌分化过程中的转录调控

We have previously reported a muscle-specific gene, Tceal7, which regulates myogenic differentiation. The objective of this proposal is to understand the mechanism of transcription regulation during skeletal muscle differentiation through the investigation of transcription regulation, the physiological function, and the mechanism of Tceal7. Our preliminary data support the notions that Tceal7 expression is regulated by transcription cofactors: Creb1 and Mef2c, and that Tceal7 augments the activity of Myod/Ddx5 as a positive feedback. Our research will focus on the following three scientific questions: 1) To examine the transcriptional regulation of Tceal7 gene expression by Myod and its cofactors: Mef2c and Creb1;2) To define the physiological function of Tceal7 in skeletal muscle development, myogenic differentiation and skeletal muscle regeneration; 3) To explore the regulatory mechanism of Tceal7 during skeletal muscle differentiation. In summary, we will investigate a novel signaling pathway of transcription regulation during skeletal muscle differentiation in this proposal. These novel findings will provide new insight into the understanding the regulatory mechanism during myogenic differentiation and advance our understanding of skeletal muscle myopathy.

我们曾报道调节骨骼肌细胞分化的肌肉特异性基因，Tceal7。本项目的研究目标是通过研究Tceal7基因表达的转录调控、生理功能以及其作用机理来阐明骨骼肌分化过程中的转录调控机制。初步研究表明，转录因子Creb1和Mef2c可以分别激活Tceal7的基因表达，而Tceal7可以作为正反馈而增强Myod/Ddx5复合物的转录激活活性。本项目中，我们将深入开展以下三个方面的研究：1）分析Myod与共激活因子Creb1和Mef2c协同调控Tceal7的基因表达；2）分析Tceal7在体内骨骼肌发育、分化以及再生过程中的生理功能；3）研究Tceal7在骨骼肌分化过程中的作用机理。总之，我们将在本项目中研究在骨骼肌分化过程中一个全新的转录调控信号通路。这些创新性研究结果将促进对骨骼肌分化过程中转录调控机制的认识，也将增强我们对于骨骼肌疾病的理解。

我们早期研究表明，Tceal7在小鼠胚胎发育的体节和心脏组织中特异性表达，在成体骨骼肌中的表达下降，而在骨骼肌再生过程中表达先增高而后下调。过量表达Tceal7能够降低C2C12的增殖能力，并促进肌细胞分化。.在本项目中，我们进一步研究Tceal7基因的转录调控机制，以及体内生理功能和作用机理。主要内容包括：1）分析Myod与共激活因子Creb1和Mef2c协同调控Tceal7基因的表达；2）分析Tceal7小鼠体内的生理功能；3）研究Tceal7生理功能的作用机理。.在本项目支持的过去4年时间里，我们对于Tceal7基因的理解已经取得了一些新的进展，具体如下：1)在Tceal7基因0.7kb启动子内部鉴定了两个主要调控集群区：近端的CRE#1-E#1-CRE#2 和远端的E#4-CRE#3-MEF2#3。2)Mef2c蛋白的MEF2结构域结合Creb1的bZIP结构域，而Mef2c/Creb1/Myod三个转录因子形成复合物而转录激活Tceal7基因的表达。3) Tceal7对于小鼠的出生和骨骼肌发育并非必需基因，但是对于骨骼肌的再生过程却是非常重要。4）Tceal7能够结合Myod的辅助因子Ddx5，并促进Myod/Ddx5的转录活性，但是Tceal7与Ddx5的相互作用需要某个（或多个）中介因子。.这些研究成果对于理解骨骼肌发育和再生过程中的调控机制具有一定的科学意义：1）CRE模式在Tceal7基因的启动中具有非常重要的功能，Tceal7基因在骨骼肌再生过程中的动态表达很可能是通过这些CRE模式驱动。2）我们首次报道了Mef2c/Creb1/Myod三者在激活Tceal7基因表达的协同作用，并详细分析了Mef2c和Creb1之间的相互作用基础。3）首次报道了Tceal7在小鼠体内的功能，为理解Tceal7基因的体内功能提供了确切的证据。4）曾报道多个Tceal7作用途径，包括抑制c-Myc、NF-kB、Wnt等信号途径。我们在本项目中发现了另一个全新的作用途径：Tceal7能够通过结合Ddx5而增强Myod/Ddx5的转录活性从而促进骨骼肌细胞分化。