ウシ骨格筋の筋形成に関与する新規lncRNA lnc403はKRAS/Myf6を仲介する

A novel lncRNA, lnc403, involved in bovine skeletal muscle myogenesis by mediating KRAS/Myf6.

• Xiaojuan Zhang
• Mingming Chen
• Xinfeng Liu
• Linlin Zhang
• Xiangbin Ding
• Yiwen Guo
• Xin Li
• Hong Guo

抄録

哺乳類の中で最も豊富で可塑性のある組織である骨格筋は、運動、呼吸、姿勢維持、代謝などの様々な機能に不可欠である。筋発生は複数の転写因子の逐次発現によって制御される複雑かつ精密なプロセスであり、重要な転写制御因子として複数のlncRNAが筋発生に関与していることがエビデンスの蓄積により確認されています。本研究では、コード化能が乏しく、主に筋芽細胞や筋管の核内で発現している全長2689bpの新規lncRNA、lnc403と命名されたものを得た。このlnc403の発現は、筋細胞の増殖段階と分化段階で有意に異なっていた。次に、silnc403とpCDNA3.1-EGFP-lnc403をそれぞれサテライト細胞にトランスフェクションすることで、lnc403の機能損失/機能獲得モデルを構築することに成功しました；その結果、lnc403は骨格筋サテライト細胞の分化を阻害するが、lnc403をノックダウンした場合でも過剰発現した場合でも細胞増殖には有意な影響を与えないことがわかりました。筋原性分化の過程でlncRNAが制御する標的因子をさらにスクリーニングするために、RNAプルダウン、質量分析、バイオインフォマティクス解析を行った。その結果、lnc403は隣接遺伝子Myf6の発現をネガティブに制御し、相互作用タンパク質KRASの発現をポジティブに制御することが明らかになった。以上の結果から、lnc403は隣接遺伝子や相互作用タンパク質の発現に影響を与えることで骨格筋細胞の分化に影響を与え、ウシ筋芽細胞の分化にマルチパスウェイネットワーク制御モードで関与している可能性が示唆された。本研究は、ウシ筋形成過程における lncRNA の制御機構をさらに理解するための新たな視点を提供するものである。

Skeletal muscle, the most abundant and plasticity tissue in mammals, is essential for various functions such as movement, breathing, maintaining posture and metabolism. Myogenesis is a complex and precise process, which is regulated by the sequential expression of multiple transcription factors, and accumulating evidence have confirmed that multiple lncRNAs are involved in muscle development as the important transcriptional regulator. In this study, a novel lncRNA, named lnc403 was obtained, with a full-length 2689 bp, which had poor coding ability and was mainly expressed in the nucleus of myoblasts and myotubes. The expression of lnc403 was significantly different in the proliferation and differentiation stages of muscle cells. Then we successfully constructed lnc403 loss/gain-function cell models by transfecting silnc403 and pCDNA3.1-EGFP-lnc403 into satellite cells, respectively; and found that lnc403 inhibited skeletal muscle satellite cell differentiation but had no significant effect on cell proliferation, either in the case of lnc403 knockdown or overexpression. In order to further screen the target factors regulated by lncRNA in the process of myogenic differentiation, the RNA-pull down, mass spectrometry and bioinformatics analysis were performed. The results showed that lnc403 negatively regulated the expression of the adjacent gene Myf6 and positively regulated interaction proteins KRAS expression. The above results indicate that lnc403 affects skeletal muscle cell differentiation by affecting the expression of nearby genes and interacting proteins, implying lnc403 might participate in the bovine myoblasts differentiation through multi-pathway network regulation mode. This study provides a new perspective for further understanding of the regulation mechanism of lncRNAs on bovine myogenic process.

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