CELLMETAB I MiR-1/133a基因抑制印记域DIK1-Dio3的表达程度进而确保肌肉干细胞在分化过程中的高代谢能力

       肌肉干细胞（MuSC）在分化过程中需要消耗大量的能量，该能量主要来自于细胞的氧化磷酸化过程，细胞通过大量增加线粒体活性保证了氧化磷酸化过程产生足够的能量，一旦分化完成，肌纤维就能够通过高性能的线粒体来满足骨骼肌的高能量需求；若分化过程中线粒体受损或线粒体功能异常，则会导致多种线粒体疾病的发生，特别是在神经系统、心脏以及骨骼肌中等器官中。

       基因调控与线粒体活性增强的相互关系研究由来已久，其肌肉特异性miR-1 / 133a基因簇的表达程度提高有助于MuSC的线粒体活性的增强。

       德国Max-Planck-Institute for Heart and Lung Research在《Cell Metabolism》杂志中发表“Metabolic Maturation during Muscle Stem Cell Differentiation Is Achieved by miR-1/133a-Mediated Inhibition of the Dlk1-Dio3 Mega Gene Cluster”文章，揭示了miR-1 / 133a基因簇对MuSC中线粒体活性的调控机制。

       该研究发现：在分化的心肌细胞中，miR-1 / 133a基因表达会下调Mef2A，从而抑制了印记域Dlk1-Dio3的表达，该印记域能够编码多个抑制线粒体基因的蛋白。骨骼肌中miR-1 / 133a基因的缺失或者Mef2A的增加，同样会导致印记域Dlk1-Dio3基因的表达连续增高，进而出现明显的线粒体功能障碍。实验结果表明miR-1 / 133a基因表达在骨骼肌分化中的能量代谢途径形成具有重要作用。

      本研究中使用奥地利的OROBOROS公司 O2k能量代谢测量系统，分别对MiR-1/133a基因敲除型（dKO）小鼠以及Pax7-Cre + // Rosa-CAGGS-Mef2A +（Mef2A -tg）小鼠与对照组小鼠之间进行了有关线粒体功能的能量代谢检测，其样本包括提取分离的线粒体（MSMM）和直接离体的骨骼肌纤维（EDL muscles）两种类型。

       针对线粒体功能的能量代谢测量流程为：pyruvate/malate/glutamate (5 mM each), ADP (2 mM), rotenone(1 mM), succinate (5 mM), malonate (2.5 mM) and finally KCN (2 mM)。该实验设计突出了样本的质子漏呼吸（L）、复合蛋白物I（CI）以及复合蛋白物II（CII）的能力，质子漏呼吸反应了线粒体内膜对H +的屏障作用，复合蛋白物I（CI）和复合蛋白物II（CII）则为线粒体内膜上氧化磷酸化过程中分别介导NADH和FADH2的电子传递能力的两种功能性蛋白。

       实验结果表明，在小鼠骨骼肌线粒体（MSMM）的能量代谢测量中，发现dKO组和Mef2A组的复合蛋白物II的耗氧率要明显低于control组，说明miR-1/133a的敲除和Mef2A的含量增加对线粒体的功能损伤与复合蛋白物I的功能具有明显相关性；在小鼠肌纤维（EDL fibers）的测量中，dKO组的复合蛋白物I与control组相比出现了明显的降低， Mef2A组复合蛋白物I和复合蛋白物II的耗氧能力与control组相比都出现了明显降低，因此miR-1/133a的敲除和Mef2A的含量增加对线粒体的功能具有明显的损伤。

参考文献：Wüst S, Dröse S, Heidler J, Wittig I, Klockner I, Franko A, Bonke E, Günther S, Gärtner U, Boettger T, Braun T (2018) Metabolic maturation during muscle stem cell differentiation is achieved by miR-1/133a-mediated inhibition of the Dlk1-Dio3 mega gene cluster. Cell Metab 27:1026-39.