耐力训练通过MDM2依赖性组蛋白H3泛素化上调Notch1促进骨骼肌适应性重塑

这篇研究揭示了耐力训练通过表观遗传机制调控骨骼肌血管生成的关键机制。研究发现，耐力训练通过增加E3泛素连接酶MDM2和组蛋白甲基转移酶EZH2的表达，诱导组蛋白H3第27位赖氨酸三甲基化（H3K27me3）和泛素化修饰（H3Ub），从而在肌肉适应过程中差异化调控血管生成相关基因（如Notch1和Kdr）。该工作为理解运动诱导的肌肉重塑提供了新的表观遗传视角。

　　

骨骼肌适应耐力训练的表观遗传调控机制

耐力训练诱导骨骼肌血管和代谢适应

持续9周的耐力训练显著提高了小鼠腓肠肌和比目鱼肌中细胞色素氧化酶IV（COX-IV）和血小板内皮细胞粘附分子（PECAM）的表达水平，同时增加趾长伸肌的毛细血管密度。这些变化证实训练程序成功诱导了骨骼肌的代谢和血管重塑，为后续表观遗传研究提供了生理学基础。

MDM2-EZH2通路激活与组蛋白修饰变化

训练显著提升了骨骼肌中MDM2和EZH2蛋白水平。MDM2作为E3泛素连接酶，其酸性结构域去磷酸化状态（通过2A10抗体检测）增加提示蛋白稳定性增强。值得注意的是，Western blot检测发现训练组肌肉中H3K27^me3在25 kDa处出现异常条带，而经典17 kDa形式无变化。这种分子量偏移现象在氧化型比目鱼肌中基线水平较高，但在训练后仅出现在糖酵解主导的腓肠肌和比目鱼肌中。

25 kDa条带的泛素化本质

通过去泛素化酶处理、免疫共沉淀和质谱分析，证实25 kDa条带是组蛋白H3的泛素化形式（H3^Ub）。质谱鉴定出该条带同时含有组蛋白H3和泛素特异性肽段。在C2C12肌管模型中，连续4天的电脉冲刺激（EPS）模拟运动同样增加了H3^Ub水平，且该形式在分化过程中的肌管中显著富集，而在内皮细胞中几乎检测不到。

靶基因的差异化表观调控

染色质免疫沉淀显示，训练后Kdr和Notch1基因转录起始位点（TSS）区域的H3K27^me3标记均增加。但基因表达呈现相反趋势：促血管生成的Kdr mRNA降低，而Notch1 mRNA升高。深入分析发现Notch1启动子区域同时富集激活标记H3K4^me3和H3K9^Ac，且与H3K27^me3呈正相关，这种"双标记"状态可能抵消了沉默标记的抑制作用。

EZH2和MDM2的功能验证

在C2C12肌管中，EZH2抑制剂GSK343降低了基础H3K27^me3（17 kDa）但未影响H3^Ub，同时显著上调Notch1表达。值得注意的是，GSK343处理阻断了EPS诱导的H3^Ub积累和Notch1上调。而MDM2抑制剂Serdemetan则直接减少H3^Ub水平，并抑制基础及EPS诱导的Notch1表达，表明MDM2通过泛素化H3正向调控Notch1。

生理意义与未解之谜

该研究首次揭示运动诱导的H3泛素化修饰可能打破H3K27^me3的基因沉默效应，为理解训练后期肌肉适应停滞现象提供新视角。在血管生成完成后，MDM2依赖的H3泛素化可能通过维持Notch1表达参与微血管-卫星细胞niche稳态重建，而Kdr则通过经典沉默通路关闭。但H3^Ub在肌纤维重塑中的精确作用，以及其是否作为"表观遗传开关"协调肌肉记忆形成，仍需进一步探索。