肌纤生成调节因子1（MR-1）对心肌细胞分化中肌原纤维生成的调控机制研究

Human myofibrillogenesis regulator 1 (hMR-1) is a novel characterized human functional gene cloned by our research group. MR-1 is highly expressed in myocardium and skeletal muscle, locating on the myofibrils. Upregulation of MR-1 promotes rapid sarcomere organization and upregulation of critical sarcomeric proteins such as F-actin and MLC-2. Myofibrillogenesis, a highly ordered and precise organization of sarcomeres, is critical for differentiation of cardiomyocyte. MR-1 may influence the differentiation of cardiomyocyte by regulating sarcomere organization. To verify this hypothesis, we investigated in H9c2 (the heart embryonic myoblast) differentiation model and explored the possible molecular mechanism with the following points: 1) MR-1 expressions in the process of H9c2 differentiation induced by serum-starvation, 2) overexpressed- or silenced-MR-1's influence in the differentiation process of serum-starved H9c2, 3) The role of MR-1 in the Ca2+/MLCK/MLC-2v/F-actin mediated signaling pathway specifically in the myofibrillogenesis. The result of our research may provide powerful theoretical support for defining the mechanism of cardiac development, differentiation and remodeling, as well as therapeutic targets for both prevention and treatment of myocardium injury, cardiac hypertrophy and heart failure.

人肌纤生成调节因子1（MR-1）是课题组前期工作发现的新功能基因，它高表达于横纹肌并定位于肌原纤维，表达上调时明显促进肌节分子F-actin、MLC-2等快速组装并明显上调。以肌节组装为基础的肌原纤维生成是心肌细胞分化的关键环节，MR-1可能通过调节肌节组装影响心肌细胞的分化。为证实这一假说，本研究拟在大鼠心肌成肌细胞系H9c2分化的模型中探明 MR-1对肌节组装的调节作用，证实：①H9c2血清饥饿诱导分化过程中MR-1的表达变化；②MR-1过表达或沉默对H9c2血清饥饿诱导分化的影响；③MR-1在Ca2+/MLCK/MLC-2v/F-actin肌纤生成信号途径中的作用。该研究的完成将为心脏发育、分化和重塑机制的阐明提供有力的理论支持，也将为心肌损伤、心肌肥大、心力衰竭等疾病的防治提供有效的干预靶点。

项目背景：严重心肌梗死或其他心脏疾患所致心衰具有心肌细胞逐渐丢失的现象，心肌在代偿心肌细胞丢失方面能力不足，故心肌细胞的分化在代偿心肌中具有重要的生理学和病理生理学意义，其机制的阐明对于心肌肥大、心力衰竭的防治有重要意义。人肌纤生成调节因子1（MR-1）是2004年首次报道的新功能基因，高表达于横纹肌并定位于肌原纤维。前期工作发现MR-1上调明显促进肌节蛋白F-actin快速组装。肌原纤维生成是心肌细胞分化的关键环节，MR-1是否通过促肌节F-actin的组装影响心肌细胞的分化是本课题的重要目标。.研究内容：在大鼠心肌成肌细胞系H9c2分化模型中探明 MR-1对肌节组装的作用：①H9c2血清饥饿结合全反式视黄酸（ATRA）诱导分化过程中MR-1的表达变化；②干预MR-1表达对H9c2血清饥饿诱导分化的影响；③MR-1水平对p-MLCK/p-MLC-2/F-actin信号途径的影响。.重要结果：① MR-1过表达引起H9c2细胞向心肌细胞分化，与低血清+ATRA分化模型类似：细胞多核样融合、myogenin明显表达、细胞周期阻于S期，肌节样F-actin组装增加；② MR-1敲低的H9c2细胞未能在分化诱导条件下成功分化：细胞未发生明显的多核样融合，myogenin上调程度明显低于单纯DM组，肌节样F-actin组装无明显增加。③ MR-1过表达引起p-MLCK和p-MLC-2明显升高，以MLCK的活性抑制剂ML-7处理明显消除了MR-1引起的上述升高。以上提示MR-1通过p-MLCK/p-MLC-2信号途径引起H9c2肌原纤维生成，促进H9c2的分化。.科学意义：本工作证实低血清+ATRA诱导H9c2细胞从成肌细胞分化为心肌样细胞的过程中MR-1表达明显升高，进一步证实MR-1过表达引起H9c2分化，经典的分化诱导条件未能成功引起MR-1敲低的H9c2分化，提示MR-1是H9c2细胞向心肌型细胞分化的必要条件。该机理的阐明将为心脏发育、分化和重塑研究提供有力的理论依据，也将为心肌损伤、心肌肥大、心力衰竭等疾病的防治提供有效的干预靶点，具有一定的理论创新。此外，MR-1过表达的H9c2分化诱导模型避免了血清饥饿引起的细胞应激，是一种优化的新型H9c2细胞的分化诱导模型，具有一定的技术创新。