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综述:骨骼肌中的液-液相分离(LLPS):肌肉生物学的新前沿
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年08月20日 来源:Developmental Biology 2.1
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这篇综述聚焦液-液相分离(LLPS)在骨骼肌生物学中的潜在作用,填补了该领域的研究空白。作者系统梳理了LLPS在肌肉发育、再生及疾病中的可能机制,包括转录因子介导的相分离(如MyoD、PAX7)和RNA调控网络,为理解肌肉病理(如肌营养不良)提供了新视角,并展望了基于LLPS的靶向治疗前景。
液-液相分离在骨骼肌生物学中的意义
液-液相分离(LLPS)作为细胞内无膜区室形成的核心机制,近年来在核仁、P-颗粒等细胞器研究中被广泛关注。然而,其在骨骼肌这一运动与代谢关键组织中的作用仍属未知领域。研究表明,LLPS通过蛋白质和RNA的多价相互作用形成动态凝聚体,可能参与肌肉特异性基因的时空表达调控,为理解肌肉发育和疾病提供全新视角。
胚胎期骨骼肌发育中的LLPS潜在机制
在原肠胚形成阶段,中胚层分化涉及复杂的细胞迁移与命运决定。关键肌源性调节因子(MRFs)如MyoD和Myf5可能通过相分离特性,招募共激活因子(如p300)和染色质重塑复合物,形成转录枢纽。实验证据显示,MyoD的低复杂度结构域(LCD)可驱动液滴形成,其突变会导致肌生成异常,提示LLPS在体节形成和肌前体细胞特化中的调控作用。
转录因子介导的相分离与肌肉发育
肌肉特异性转录因子(如PAX7)通过内在无序区(IDR)介导的相分离,可能调控卫星细胞静息态维持。在肌肉损伤修复过程中,力学信号或代谢应激(如ATP水平变化)可触发肌细胞核内TDP-43蛋白的相变,影响mRNA剪接效率。值得注意的是,病理条件下(如肌萎缩侧索硬化症),TDP-43的异常聚集与LLPS失调密切相关。
挑战与展望
当前研究面临三大瓶颈:肌肉细胞特异性LLPS驱动因子的鉴定、相分离动态过程的活体成像技术限制,以及病理相关突变(如DYSF基因)对相平衡的影响。未来需开发肌肉类器官模型,结合超分辨显微镜和光遗传学工具,解析LLPS在肌纤维类型转化和代谢适应(如运动诱导的乳酸阈值变化)中的精确作用。
治疗潜力
靶向LLPS的药物筛选已显示出前景:小分子调节剂(如1,6-己二醇)可逆转病理蛋白的异常相变,而基于CRISPR-dCas9的基因编辑技术有望精准调控肌核内转录凝聚体的形成。这为杜氏肌营养不良等疾病的治疗开辟了"相分离医学"新路径。
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