LMOD2与ACTC1互作调控肌原分化的分子机制及其在骨骼肌发育中的关键作用

本研究针对骨骼肌发育调控机制的关键科学问题，揭示了LMOD2通过调控肌纤维类型转化和肌原分化影响骨骼肌发育的新机制。研究人员通过CRISPR-Cas9基因编辑、RNA-seq和Co-IP等技术，证实LMOD2与ACTC1互作调控MyoG/miR-335-3p信号轴，为肌肉萎缩等疾病治疗提供新靶点。论文发表于《BMC Genomics》，具有重要理论价值和应用前景。

　　

骨骼肌作为哺乳动物最大的代谢和运动器官，其发育异常会导致肌肉萎缩等重大疾病。尽管已知肌原分化受MRFs（肌源性调节因子）调控，但细胞骨架蛋白在其中的作用机制尚不明确。特别是心脏和骨骼肌特异性表达的LMOD2基因，虽被证实与心肌收缩相关，但其在骨骼肌发育中的功能仍是未解之谜。

湖南农业大学的研究团队在《BMC Genomics》发表的研究成果填补了这一空白。通过系统分析猪组织样本和C2C12细胞模型，发现LMOD2与同源基因LMOD3在骨骼肌再生和发育过程中呈现动态表达模式。研究采用CRISPR-Cas9构建LMOD2敲除细胞系，结合RNA-seq转录组分析、双荧光素酶报告系统和免疫共沉淀等技术，首次阐明LMOD2-ACTC1互作网络调控肌原分化的分子机制。

关键技术包括：1）建立LMOD2基因敲除的C2C12细胞模型；2）通过35天龄猪骨骼肌损伤模型分析再生过程；3）RNA-seq检测增殖期和分化期转录组变化；4）双荧光素酶验证MyoG和miR-335-3p对LMOD2的调控关系；5）Co-IP证实LMOD2与ACTC1蛋白互作；6）小鼠肌肉注射慢病毒进行体内功能验证。

【In vitro and in vivo characterization of LMOD family expression in skeletal muscle】
研究发现LMOD2在猪心脏和骨骼肌高表达，其蛋白水平随肌肉发育下降但在损伤后升高。C2C12细胞实验中，LMOD2表达随增殖分化逐渐增加，与同源基因LMOD3呈现协同表达模式。

【The effect of LMOD2 knockout on myogenic differentiation】
基因敲除实验显示，LMOD2缺失导致肌纤维类型转化：MyHC-I（慢肌纤维标志）和MyHC-2b（快肌纤维）表达受抑，而MyHC-2a和MyHC-2x（中间型快肌）表达增强。免疫荧光和Western blot证实这种调控发生在蛋白水平。值得注意的是，LMOD2敲除引起LMOD1代偿性上调而LMOD3表达受抑。

【RNA-seq reveals the effect of LMOD2 knockout on transcription levels】
转录组分析发现，增殖期下调基因富集于DNA复制通路（如Mki67、Pcna），分化期则富集于肌肉收缩相关基因。GSEA分析提示LMOD2通过MAPK信号通路和肥大性心肌病相关通路发挥作用。

【LMOD2 is a target gene of MyoG and miR-335-3p】
分子机制研究表明，MyoG（肌细胞生成素）作为转录因子直接激活LMOD2表达，而miR-335-3p通过结合LMOD2 3'UTR负调控其表达。这种双向调控网络解释了LMOD2在肌原分化中的精确调控。

【LMOD2 interacts with ACTC1 to regulate myogenic differentiation】
通过STRING数据库预测和Co-IP验证，首次发现LMOD2与心肌α肌动蛋白ACTC1存在物理互作。功能实验表明ACTC1敲除抑制MYHC表达，但不影响肌纤维类型转化，说明LMOD2-ACTC1复合物特异性调控分化过程。

【Lentiviral-Mediated LMOD2 knockdown reduces muscle mass】
小鼠体内实验证实，慢病毒介导的LMOD2敲减导致后肢肌肉（股四头肌和腓肠肌）质量显著下降，且主要抑制MyHC-I型慢肌纤维蛋白表达，与体外实验结果相互印证。

该研究首次系统阐明了LMOD2通过三重调控网络影响骨骼肌发育：1）与ACTC1互作调控肌原分化；2）受MyoG转录激活和miR-335-3p负调控；3）协调LMOD家族成员表达。这些发现不仅解释了LMOD2基因突变可能导致肌病发生的分子基础，还为开发针对肌肉萎缩的基因治疗策略提供了新靶点。特别是LMOD2对慢肌纤维的特异性调控作用，为运动性肌纤维转化研究开辟了新视角。研究采用的猪模型与小鼠模型相互验证的策略，增强了结论的可靠性，为农业动物肌肉品质改良和人类肌肉疾病治疗提供了双重理论支撑。