Sestrin2在细胞应激条件下会被诱导产生，但对其C2C12肌管的大小或氨基酸感知能力没有影响

《Biology of the Cell》：Sestrin2 is Induced Upon Cellular Stress but Has No Effect on Myotube Size or Amino Acid Sensing in C2C12 Myotubes

sestrin2 | ER应激 | mTORC1信号通路 | 肌萎缩 | 细胞应激 | C2C12肌细胞 | 蛋白质合成 | 4-Phenylbutyrate | siRNA沉默 | 丝氨酸/苏氨酸磷酸化

　　在人类健康和疾病过程中，维持骨骼肌质量对于生活质量、代谢健康和生存率具有重要意义。骨骼肌萎缩是一种常见于衰老、制动以及多种疾病中的现象，不仅会导致身体功能下降，还可能引发代谢异常和增加死亡风险。因此，深入研究与肌肉萎缩相关的细胞应激信号及其调控机制，对于开发有效的治疗策略至关重要。近年来，研究者们发现了一类被称为“Sestrins”的应激诱导蛋白家族，它们在细胞存活和营养感知中发挥重要作用，尤其是在调控mTORC1信号通路方面。然而，关于Sestrins在骨骼肌细胞中的具体作用，尤其是其在未受应激（即基础状态）下的功能，仍存在诸多未解之谜。

Sestrins家族包含三种哺乳动物同源蛋白：Sestrin1、Sestrin2和Sestrin3。这些蛋白在多种细胞类型中对不同的应激条件表现出高度的诱导性。例如，在炎症刺激下，小鼠巨噬细胞会显著上调Sestrin2的表达，但不会影响Sestrin1；而在氢过氧化物处理的癌细胞中，Sestrin1和Sestrin2的表达均会增加。此外，内质网（ER）应激和其引发的未折叠蛋白反应（UPR）能够通过转录因子ATF4显著提升Sestrin2的表达水平。然而，在骨骼肌中，Sestrin蛋白的表达模式则有所不同，运动能够促进其表达，而缺乏活动则会抑制其表达。值得注意的是，去神经引起的肌肉萎缩过程中，Sestrin2的表达会被特异性上调，这可能与ER应激相关。

尽管Sestrins在细胞应激反应中扮演着重要角色，但它们在骨骼肌细胞中的具体功能仍需进一步探索。特别是Sestrin2，虽然在应激状态下表现出显著的诱导性，但在无应激的条件下，其表达水平较低。因此，本研究旨在探讨不同形式的细胞应激对Sestrin蛋白表达的影响，并进一步评估Sestrin2在基础状态下对mTORC1信号通路、蛋白质合成及肌肉生长的潜在作用。

为了研究这一问题，研究人员使用了C2C12成肌细胞模型。C2C12细胞是一种常用的骨骼肌细胞系，能够通过分化形成肌管（myotubes），从而模拟骨骼肌的生理状态。在实验中，C2C12肌管被分别暴露于氢过氧化物（H?O?）、脂多糖（LPS）和链霉素（TN）等应激诱导剂，以模拟氧化应激、炎症和ER应激等与肌肉萎缩相关的条件。结果表明，H?O?和TN能够显著增加Sestrin2的蛋白表达水平，而Sestrin1和Sestrin3的表达则未发生明显变化。这一现象可能与Sestrin2在应激条件下的特异性响应机制有关。

进一步的研究发现，Sestrin2的表达与ER应激标志物Ddit3（也称为CHOP）的mRNA水平存在时间上的相关性。在H?O?和TN处理后，Ddit3的mRNA表达显著上升，且Sestrin2的蛋白表达也同步增加。此外，当肌管同时暴露于H?O?和ER应激抑制剂4-苯基丁酸（4PBA）时，Sestrin2的表达水平下降了约一半，这一结果进一步支持了ER应激在Sestrin2上调中的关键作用。这些数据表明，Sestrin2的表达主要依赖于ER应激，而非其他类型的应激。

在探讨Sestrin2在基础条件下的功能时，研究团队通过siRNA技术对Sestrin2进行了沉默处理。结果显示，Sestrin2的沉默显著降低了S6K1的磷酸化水平，这是mTORC1信号通路中的一个关键效应分子。然而，这一变化并未对蛋白质合成或肌管大小产生直接影响。同时，Sestrin2的沉默也未改变mTORC1对营养剥夺的响应。这些发现提示，Sestrin2在基础状态下可能并不直接参与mTORC1的调控或营养感知过程，而其主要功能可能是在应激条件下保护骨骼肌免受损伤。

在其他细胞类型中，Sestrin2被广泛认为是mTORC1的负调控因子，其通过抑制GATOR2复合物来阻止mTORC1的激活。然而，在骨骼肌细胞中，这一机制似乎并不适用。例如，有研究表明，在体内环境下，Sestrin1对氨基酸（尤其是亮氨酸）的感知能力更强，而Sestrin2则表现出较低的敏感性。这种差异可能解释了为何在骨骼肌中，Sestrin1的表达水平较高，而Sestrin2在基础状态下表达较低。此外，一些研究还发现，Sestrin1的过表达能够有效抑制mTORC1的过度激活，从而预防肌肉萎缩。然而，Sestrin2的沉默并未产生类似的效应，这可能意味着Sestrin2在骨骼肌细胞中并非主要的营养感知蛋白。

研究还探讨了Sestrin2在不同应激条件下的功能。在ER应激条件下，Sestrin2的表达被显著上调，且这一上调过程与ATF4的激活密切相关。ATF4是一种重要的转录因子，参与调控细胞对ER应激的适应性反应。在H?O?和TN处理后，ATF4的蛋白水平均出现显著上升，而Sestrin2的表达也相应增加。这表明，在骨骼肌细胞中，ER应激可能通过ATF4调控Sestrin2的表达，从而在应激状态下发挥保护作用。此外，研究团队还发现，Sestrin2的沉默并未对细胞凋亡产生明显影响，这可能与其在应激条件下的保护功能有关。

尽管Sestrin2在应激状态下表现出较强的诱导性，但在基础状态下，其对肌肉生长和蛋白质合成的调控作用似乎较为有限。这可能意味着，在未受应激的条件下，骨骼肌细胞更依赖于其他机制来维持其功能和生长。例如，Sestrin1在骨骼肌中的高表达可能使其成为主要的营养感知蛋白，而Sestrin2则更多地在应激条件下发挥作用。这种分工可能有助于骨骼肌细胞在不同生理状态下更有效地应对各种挑战。

综上所述，本研究揭示了Sestrin2在骨骼肌细胞中的应激响应特性及其在细胞保护中的潜在作用。尽管Sestrin2在应激条件下被显著上调，且能够抑制S6K1的磷酸化，但在基础状态下，其对肌肉生长和蛋白质合成的影响较小。这些发现不仅加深了我们对Sestrin家族功能的理解，也为未来开发针对肌肉萎缩的治疗策略提供了新的思路。未来的研究应进一步探讨Sestrin2在不同应激条件下的具体作用机制，以及其与其他Sestrin蛋白之间的相互作用。此外，还应关注Sestrin2在慢性应激状态下的长期影响，以全面评估其在骨骼肌健康中的重要性。