HLH蛋白GCIP / CCNDBP1在肌肉生成中的作用及其机制

肌肉生成主要由肌肉特异性碱性螺旋-环-螺旋（bHLH）转录因子与E蛋白异二聚化进行调控，同时也受到TGF-β等复杂信号通路的调控。 GCIP /CCNDBP1是一类HLH蛋白。在前期研究中，我们发现GCIP在肌肉组织中高表达，并且其表达在肌分化过程中显著升高。我们推测它在肌肉生成中可能起重要作用。首先我们将检测GCIP在肌肉损伤再生过程中的表达变化，接着以体外成肌分化模型研究GCIP在对肌肉生成的影响，然后研究GCIP在以E蛋白和生肌调节因子为核心的信号传导网络中，以及在TGF-β信号通路中的作用及其对肌肉生成的影响，并运用双分子荧光互补技术（BiFC）进一步筛选可能影响肌肉生成的新的GCIP蛋白复合物。最后，我们将运用小鼠后肢肌肉损伤模型来评估GCIP对肌肉损伤再生的影响。本研究将推进对肌肉生成的调控机制的理解，也将为治疗肌肉系统疾病提供新的思路。

骨骼肌肌肉生成是一个精细调控的多步骤过程，其中包括转录因子比如bHLH家族MyoD蛋白通过结合E-Box DNA序列激活相关基因的表达。GCIP/CCNDBP1作为HLH蛋白家族中缺乏DNA结合结构域的成员之一，其在肌肉生成过程中发挥的作用还不清楚。为了研究GCIP的生理功能，我们利用CRISPR/Cas9技术制作了GCIP敲除的小鼠。我们发现，与野生型小鼠相比，GCIP敲除的小鼠中，胫骨前肌的肌纤维横切面面积显著降低，受到药物损伤后的肌肉组织再生能力降低，同时小鼠的前爪抓力变弱。小鼠的表型类似于人类肌病或肌肉发育不良的症状。为了进一步研究GCIP在肌肉生成中的功能，我们检测了在C2C12小鼠肌肉前体细胞分化过程中GCIP随着分化呈上升趋势。在C2C12细胞中过表达GCIP能促进肌肉分化，反之，在C2C12细胞中敲低GCIP显著抑制肌肉分化。运用双分子荧光互补技术（BiFC）,我们进一步筛选可能影响肌肉生成的新的GCIP蛋白复合物，并发现了一批新的GCIP互作蛋白。荧光素酶报告基因检测显示，共转GCIP能够促进MyoD/E47复合物对于E-Box依赖的基因的激活。免疫共沉淀实验表明Ccndbp1能够与MyoD发生相互作用，染色质免疫沉淀实验表明GCIP的过表达增强了MyoD结合到其靶基因启动子或增强子上的能力。这些结果说明了GCIP能够通过结合MyoD并增强其转录活性促进骨骼肌肉的分化。这项工作从体内体外都揭示了GCIP对于肌肉发生是一个正向调控因子，为骨骼肌肉的发育和相关疾病的分子调控网络提供了新的机制。