microRNA-1通过调控骨骼肌丙酮酸代谢编程维持机体代谢灵活性的机制研究

代谢灵活性（Metabolic Flexibility）是组织根据代谢需求变化调整燃料选择的关键能力，其失调与多种疾病相关。本研究通过骨骼肌特异性敲除microRNA-1（miR-1）小鼠模型，结合AGO2 eCLIP-seq（增强交联免疫沉淀测序）和RNA-seq技术，首次揭示miR-1通过调控丙酮酸代谢关键靶基因（如PKM可变剪接和MCT4抑制）维持代谢灵活性，为代谢疾病治疗提供了新靶点。成果发表于《Molecular Metabolism》。

　　

研究背景与意义
代谢灵活性是机体应对能量需求变化的核心能力，表现为组织在不同生理状态下灵活切换葡萄糖与脂肪酸氧化的能力。近年来，代谢灵活性的丧失被确认为肥胖、糖尿病等代谢性疾病的共同特征。然而，调控这一过程的分子机制，尤其是组织特异性的转录后调控网络仍不明确。microRNA-1（miR-1）作为骨骼肌中含量最丰富的微小RNA（microRNA），其生理功能长期以来被认为局限于胚胎期肌肉发育调控。成年骨骼肌中miR-1是否参与代谢调控，以及如何影响全身能量稳态，成为亟待解决的科学问题。

研究设计与技术方法
研究人员通过构建可诱导的骨骼肌特异性miR-1敲除（KO）小鼠模型，结合多组学分析（包括AGO2 eCLIP-seq鉴定直接靶基因、RNA-seq转录组分析、骨骼肌蛋白质组和代谢组检测），系统评估了miR-1缺失对全身代谢的影响。关键实验技术还包括高精度呼吸代谢笼（监测呼吸交换比RER）、药理学抑制靶点MCT4（单羧酸转运蛋白4）的挽救实验，以及跨物种验证（小鼠和线虫C. elegans）。

研究结果

1. miR-1缺失导致代谢灵活性丧失
   敲除小鼠表现出昼夜呼吸交换比（RER）振荡消失和空腹血糖升高，提示葡萄糖氧化能力受损。

2. 靶基因鉴定与丙酮酸代谢调控
   AGO2 eCLIP-seq首次在成年骨骼肌中鉴定出miR-1直接调控的靶基因网络，包括丙酮酸代谢关键酶基因（如Pkm的可变剪接调控）和乳酸转运体MCT4。

3. 代谢重编程的分子机制
   蛋白质组学显示miR-1缺失导致糖酵解酶（如PKM2亚型）上调，而三羧酸循环酶下调；代谢组学证实丙酮酸流向乳酸的碳通量增加，线粒体氧化能力降低。

4. MCT4抑制挽救表型
   药理学阻断MCT4可恢复敲除小鼠的RER振荡和耐力运动能力，证实miR-1-MCT4轴是代谢灵活性的关键开关。

5. 跨物种保守性与病理生理意义
   线虫模型验证了miR-1同源物对运动耐力的调控；人类和小鼠肌肉肥大模型中miR-1的下调引发相似代谢重编程，提示其在肌肉生长中的适应性作用。

结论与讨论
该研究首次阐明miR-1作为骨骼肌特异性代谢调控枢纽，通过靶向丙酮酸代谢网络（包括Pkm剪接和MCT4表达）维持机体代谢灵活性。这一发现不仅拓展了对microRNA功能的认识——从发育调控延伸到成年组织代谢稳态维持，更揭示了MCT4作为代谢性疾病潜在治疗靶点的价值。研究还提出了“代谢灵活性-运动能力”的跨物种保守机制，为理解肌肉相关代谢疾病的发病机制提供了新视角。发表于《Molecular Metabolism》的这项成果，为开发基于miRNA的代谢干预策略奠定了理论基础。