太空飞行后秀丽隐杆线虫肌相关基因和蛋白质变化

Changes of Muscle-related Genes and Proteins After Spaceflight in Caenorhabditis elegans

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摘要太空飞行所致的肌萎缩和重力感知的分子机制至今尚不清楚.研究太空飞行对秀丽隐杆线虫(C.elegans)体壁肌细胞结构和功能的影响.经过近15大太空飞行后对其生存率和运动能力进行了观察,并检测了5个重要的肌相关基凶的表达和3种蛋白质含量.太空研究是在动物的整体水平进行的,而不是就单个细胞的研究.经历太空飞行后线虫生存率没有明显变化,但运动频率变慢,爬行轨迹也发生了改变,提示线虫运动功能出现障碍,这些数据揭示:微重力下秀丽线虫肌肉发育发生了变化.肌球蛋白A(myosin A)免疫荧光染色观察发现,太空飞行组肌纤维面积缩小,肌细胞致密体(dense-body)荧光亮度下降.这些形态学观察直接提示太空组线虫出现了肌萎缩.但是,肌动蛋白(F-actin)荧光染色显示两组并无明显差别.基因表达水平的分析结果显示,在太空飞行组动物中dys-1表达明显上调,同时h1h-1,myo-3,unc-54和egl-19基因表达下调.抗肌萎缩蛋白(dystrophin,由dys-1编码)是抗肌萎缩蛋白-糖白复合物(DGC)的主要组成成分,而该复合物在微重力下增多,提示肌细胞是为了接受更多的力学刺激以维持细胞内外的力学平衡,所以该复合物在肌细胞的重力感知中起关键作用.基因h1h-1,myo-3,unc-54和egl-19表达下调,说明它们分别从结构和功能两个途径促进了微重力性肌萎缩的发生.最后,Western blot结果提示,太空组线虫体壁肌内肌球蛋白A减少,进一步确证了太空飞行中线虫有肌萎缩发生.