肌肉生长发育的表观调控摘要:肌肉生长发育是一个复杂的过程，涉及到大量基因的表达与调控。

如，HMGCS1、MSTN、MyoD、Myf6等基因都对肌纤维的生长发育有关，除此之外，还有许多其它参与肌肉生长发育调控的基因尚未被发现。

肌肉细胞增殖、分化受一些正向调控因子和负向调控因子的双向调节。

本文将对，现已知与肌肉生长发育相关的部分基因对肌肉生长发育的调控机理进行述。

关键词:肌肉发育； MyoD；Myf6；MSTNMuscle growth and development of apparent regulationAbstract:Muscle growth and development is a complex process that involves a large amount of gene expression and regulation. Such as HMGCS1, MSTN, MyoD, Myf6 genes are all associated with the growth and development of muscle fibers. In addition, there are many other involved in muscle growth and development regulation of the gene has not yet been found. Muscle cell proliferation and differentiation is bidirectional regulated by the some positive factors and negative regulation factors . This article will tell the known genes associated with muscle growth and development on the regulation mechanism of muscle growth and development.Key words:Muscle development ；MyoD；Myf6；MSTN1 前言动物肌肉主要由肌束组成，肌束又由肌纤维和一些相关蛋白及脂肪等组成。

同时，动物肌肉的生长发育也有一定的规律：出生前和出生后平滑肌生长主要靠细胞增殖，细胞肥大的能力有限；哺乳动物出生前心脏生长主要靠细胞增殖,但出生后主要靠细胞肥大,没有新的细胞形成；成肌细胞在出生前后均可以分裂增殖，但一旦融合形成肌管和肌纤维，即失去增殖能力，出生后骨骼肌的生长只能靠预先形成的肌纤维的肥大。

因此，任何能对动物肌肉组成成分的生成和生长发育规律产生影响的基因，都会对肌肉的生长发育进行调控。

例如，myf6、MyoD、FoxO1、MSTN、HMGCS1等基因，都会直接或间接对肌肉的生长发育进行正向或负向调控。

2 基因对肌肉生长的正向调控作用及其作用机制肌肉细胞分化、生长都受基因的调控影响，随着生物技术的发展，MyoD基因家族、HMGCS1、IGFs等促进肌肉生长的基因也相继被发现。

这些基因对肌细胞的形成和增殖分化都起到了不同的促进作用，对这些基因的作用机制进行研究对于了解动物肌肉的生长发育具有重大意义。

2.1 myf6基因对肌肉生长发育的调控myf6是生肌调节因子MRFs（Myogenic regulatory factors）家族的成员之一，可与普遍表达的 E2A 基因产物 E12、E47 等产生相互作用，通过反式激活作用，促进肌特异基因如肌球蛋白、肌肉肌酸激酶（Muscle creatine kinase，MCK）、乙酰胆碱受体等基因的表达，激发生肌作用[1]。

有人通过对牛的myf6基因进行克隆，然后用重组质粒 pIRES2-EGFP-myf6 对牛成纤维细胞进行转染发现，对成纤维细胞进行myf6基因转染，可检测到成纤维细胞中myf6蛋白和 mRNA表达均显著提高；同时成纤维细胞中肌特异性基因，如肌肉肌酸激酶基因、肌球蛋白轻链基因的 mRNA水平整体上有所提高；但是，转然后的细胞形态并没有发生显著变化，可能是因为myf6基因促进细胞分化的能力比较弱[1]。

因此，可以猜测myf6基因可能具有肌细胞表达特异性。

Huitao Fan等[2]通过对出生后的杜洛克和皮特兰骨骼肌中myf6基因的表达情况的检测，发现该基因对这两个品种的成年个体的肌肉生长具有促进作用。

但其具体的表达机制还有待研究发现。

2.2 HMGCS1基因在猪的不同组织中的表达水平及对猪肌肉生长发育的影响HMGCS1（人3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶 A 合成酶 1）是HMGCS家族的成员之一，位于细胞质中。

HMGCS1可影响肌肉生长发育过程中肌肉内脂肪的沉积，从而影响猪肉品质。

有报道称，通过采用 SYBR Green 荧光定量 PCR法，对HMGCS1在通城猪背最长肌和其它组织中的表达量进行检测。

发现，HMGCS1 基因在猪心脏、肝脏、脾脏、肺、肾脏、胃、小肠、背最长肌和皮脂等组织中都有表达，但是其表达量存在一定的差异。

通过相关数据分析发现，HMGCS1 基因在肺中的表达最丰富远远高于其它组织（差异显著P<0.05）；在肝脏中表达水平较高；而在心肌和背最长肌中表达量较低；在其它组织中表达量居中[3]。

研究还发现，从胚胎 33 d 至出生后 60 d，HMGCS1 基因都存在不同水平的表达量。

结合Picard 等的研究发现，猪胚胎期 33 和 55 d 是骨骼肌初级纤维和次级纤维生成的关键点[4]，由此可以推测，HMGCS1 基因可能参与猪骨骼肌的生长发育。

另外也有研究发现，猪背最长肌的初级纤维是从妊娠期的第35—50d开始发育；次级纤维从妊娠期50天左右开始发育，且主要是在初级纤维表面增殖，可持续35—40天[5]。

由此，我们可以推测HMGCS1基因主要在初级肌纤维的形成过程中发挥作用。

同时，孙伟等人研究还发现HMGCS1 基因的表达受miR-18a/b的调控。

miR-18a/b 均可以在正常猪肌肉生长发育中发挥作用。

通过双荧光素酶报告基因试验，发现miR-18a/b 可直接与 HMGCS1 基因的 3′UTR 结合，对HMGCS1 有显著的下调作用，有效抑制了 HMGCS1 mRNA的表达。

这说明：HMGCS1 在转录翻译过程中受miR-18a/b 的调控，是 miR-18a/b 的共同靶基因[5]。

2.3 MyoD基因对动物肌肉生长发育的调节MyoD基因的全称是Myoblast Differentiation Antigen（成肌分化抗原），是以其命名的一个转录因子家族的重要成员。

该家族成员的时空表达具有特异性，同时彼此之间具有差异性。

其成员包MyoD基因都参与成肌细胞向肌细胞的转化过程，同时，MyoD基因还具有自激活作用，这对促进肌肉组织生长发育具有重要作用。

MyoD受蛋白激酶(PKC)和调钙蛋白调节。

2.3.1 MyoD基因对大鼠成纤维细胞向成肌细胞转化的影响MyoD基因在成肌细胞中对肌肉细胞的发育和分化可以起到促进作用，但有研究表明，将MyoD基因转入非肌肉细胞内,也能够启动生肌过程。

同时,外源性MyoD基因的瞬时表达,还能能够激活内源性基因,促进肌肉生成[6]。

基于这些发现，范慧敏等就对MyoD基因在体外对大鼠成纤维细胞分化为成肌细胞的作用进行了研究。

实验利用慢病毒将大鼠MyoD基因转入大鼠成纤维细胞中；经过Blasticidin筛选; 再用RT-PCR和Western blot检测MyoD的表达。

RT-PCR结果显示，MyoD基因在转染筛选的细胞中表达量较高，相应的未转染的对照组细胞则没有检测到MyoD基因的表达。

Western blot结果显示，MyoD在转染后经过筛选的细胞中蛋白表达水平与mRNA表达水平是一致的,这就说明外源性的MyoD在转染的细胞中可以编码功能性的蛋白质。

同时，在电子显微镜下观察转染的细胞，其核较大,核仁明显, 细胞质内还可见数量较多的粗面内质网及微丝、微管等肌细胞特征性结构[7]。

另外，在大鼠MyoD cDNA和Cx43 cDNA共转染大鼠成纤维细胞的实验中，发现，MyoD和Cx43基因共同作用可诱导DFs（大鼠真皮成纤维细胞）分化为成肌细胞[8]。

这些结果再次证明了，MyoD基因作为肌肉转录因子家族的成员之一, 其表达对维持肌肉细胞分化起着重要的促进作用。

2.3.2不同猪品种肌肉组织发育过程中FoxO1对MyoD基因的影响在动物体内，MyoD基因对肌肉生长的调控并不是单独起作用的，它的表达还受到其它基因的调控。

并且这一点也得到了证实，Siriett V Nicholas G, Berry C等人研究发现，FoxO1和MyoD基因之间存在着相互调控关系，FoxO1可能在MyoD调节肌肉发育中起着重要的介导作用[9]。

为研究FoxO1和MyoD基因在不同猪品种肌肉组织中的表达情况以及相互关系，杨燕军等就对FoxO1和MyoD基因mRNA在六月龄大的猪（八眉猪与长白猪分别作父本和母本的杂交后代）肌肉中的表达情况进行了检测。

RT-PCR检测结果显示，在不同经济类型猪品种肌肉组织中，两种基因的表达水平存在差异。

FoxO1在八眉猪和杂交后代肌肉中的表达水平均高于长白猪；而MyoD的表达情况刚好相反，在长白和杂交后代肌肉中的表达水平都高于八眉猪[10]。

由此可以推测，FoxO1基因在肌肉组织中很可能对MyoD基因mRNA的表达起到负调控作用。

实验结果还发现，FoxO1 mRNA在脂肪型猪肌肉组织的表达丰度明显高于瘦肉型，并且与MyoD mRNA的表达呈负相关。

说明，FoxO1可能是导致脂肪型猪和瘦肉型猪肌肉发育过程产生差异的主要基因之一。

另外，也初步证明了FoxO1在脂肪型猪肌肉组织中可抑制MyoD对肌肉发育的正向调控，有可能在MyoD调控肌肉发育的信号通路中起负调控的作用。

这个结论与Hribal和Bois P R等人用C2C12细胞系和小鼠所做的相关实验结果相符合[11]。

但是，FoxO1对肌肉发育的具体调控机理还需要深入的研究。

3 基因对肌肉生长的负向调控作用及其作用机制动物肌肉的生长除了受生肌决定因子(MyoD )、HMGCS1等基因的正向调控外，还受到一些负向调控因子的影响。

其中肌细胞生长抑制素(MSTN Myostatin,又称GDF-8 growth differentiation factor 8), 就是近年来发现的一类重要的肌细胞生长调控因子。

它是通过抑制MyoD家族成员的转录活性来负向控制肌细胞的生长发育,它的表达量与肌肉重量的变化呈负相关[12]。