扬州大学包文斌团队解析Drp1调控骨骼肌细胞分化新机制

摘要：近日，扬州大学动物科学与技术学院包文斌教授团队在《Redox Report》发表题为"ROS-Drp1-mitophagy feedback loop regulates myogenic differentiation via actin cytoskele

近日，扬州大学动物科学与技术学院包文斌教授团队在《Redox Report》发表题为"ROS-Drp1-mitophagy feedback loop regulates myogenic differentiation via actin cytoskeleton remodeling-mediated MRTF-A/SRF axis"的研究论文。该研究证明线粒体动力相关蛋白Drp1 通过影响线粒体自噬介导的ROS稳态调控骨骼肌细胞肌源性分化。这项研究为理解线粒体动力学在骨骼肌发育中的作用提供了新的见解。

骨骼肌细胞分化过程伴随着显著的能量代谢重塑，导致线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）水平升高，以满足肌管收缩所需的能量需求。与成肌细胞相比，成熟肌管拥有更多数量的线粒体；同时，线粒体数量的增加需要线粒体动力学的参与。研究表明，线粒体分裂是启动肌源性分化的主要特征之一。然而，作为哺乳动物中调控线粒体分裂的关键蛋白，Drp1在调控肌源性分化中的作用及机制尚未得到充分阐明。

本研究首先通过体外骨骼肌细胞分化模型，明确Drp1在调控骨骼肌细胞分化中的积极作用。随后，利用共聚焦显微镜扫描、流式细胞术及western blot等方法证实ROS水平是Drp1的上游调控因子。Drp1可激活线粒体自噬并降低ROS水平，由此形成 ROS-Drp1 - 线粒体自噬的反馈环，以实现对 ROS 水平的平衡调控。最后，利用核质分离实验以及肌动蛋白细胞骨架染色实验，研究发现ROS-Drp1 - 线粒体自噬轴通过调控磷酸化丝切蛋白（p-cofilin）的表达来调节肌动蛋白骨架重塑，使心肌相关转录因子 A（MRTF-A）转移至细胞核内并与血清反应因子（SRF）结合，从而促进骨骼肌分化。

本研究系统阐明了 Drp1 介导的线粒体动力学在骨骼肌分化中的分子机制，为促进骨骼肌发育以及从线粒体稳态角度治疗骨骼肌相关疾病提供了有益参考。