hnRNPK表达水平的精确调控对骨骼肌发育和稳态维持的双向调控机制研究

本研究通过构建Myf5-cre和Acta1-CreEsr1介导的Hnrnpk条件性敲除小鼠模型及AAV9过表达系统，揭示了RNA结合蛋白hnRNPK在骨骼肌中的双向调控作用。研究发现hnRNPK缺失通过P53通路诱发细胞凋亡和肌肉萎缩，而过表达则通过hnRNPK/P53/Slc7a11/Gpx4轴促进铁死亡，均导致肌纤维横截面积减小。该研究为肌肉萎缩和衰老相关疾病的治疗提供了新靶点。

　　

骨骼肌作为人体最大的代谢器官，其发育和稳态维持对运动功能和代谢健康至关重要。然而，随着年龄增长或病理状态，肌肉萎缩和功能衰退成为困扰全球数亿人口的重大健康问题。在这一背景下，信阳师范学院大别山农业生物资源保护与利用研究院的研究团队将目光聚焦于一个关键调控因子——异质核糖核蛋白K（hnRNPK）。这种具有三个KH结构域的RNA结合蛋白，虽在癌症和神经退行性疾病中研究较多，但其在骨骼肌中的精确调控机制仍存在巨大知识空白。

研究人员在《Skeletal Muscle》发表的研究中，通过多维度实验体系揭示了hnRNPK表达水平与骨骼肌功能的非线性关系。既往研究表明，hnRNPK缺失会导致小鼠胚胎致死，而人类HNRNPK突变则引发以肌无力为特征的Au-Kline综合征。但令人困惑的是，前期细胞实验显示hnRNPK既能促进肌原细胞增殖又可调控分化，这种看似矛盾的功能如何在整体动物中协调？更重要的是，在肌肉衰老过程中观察到的hnRNPK表达升高是保护性反应还是致病因素？这些悬而未决的问题成为本研究的出发点。

研究团队采用了三大关键技术方法：1）通过Myf5-cre和Acta1-CreEsr1系统构建肌肉前体细胞特异性敲除（Hnrnpk mKO）和肌纤维诱导型敲除（Hnrnpk aKO）小鼠模型；2）利用AAV9载体实现骨骼肌特异性hnRNPK过表达；3）结合RNA-seq转录组分析、免疫共沉淀（Co-IP）和双荧光素酶报告系统等分子机制研究手段。

Myf5-Cre介导的hnRNPK条件性敲除导致围产期死亡

基因型分析显示，Myf5-cre介导的hnRNPK敲除小鼠（Hnrnpk mKO）在断奶前全部死亡。E17.5胚胎表现为体型缩小、驼背姿势和上肢下垂等严重肌肉缺陷。组织学分析显示敲除胚胎出现皮下水肿和肌肉量显著减少，免疫荧光证实hnRNPK蛋白仅在MyHC阳性肌纤维中缺失。这些结果首次证明hnRNPK是胚胎期肌生成不可或缺的调控因子。

hnRNPK缺失导致进行性肌纤维萎缩和肌肉质量下降

在成年小鼠中诱导性敲除hnRNPK后，动物14-18天内死亡并出现脊柱后凸。肌肉重量检测显示胫骨前肌（TA）、腓肠肌（GAS）和趾长伸肌（EDL）质量显著降低（p<0.05）。RNA-seq分析鉴定出5，707个差异表达基因（DEGs），其中凋亡相关基因（Casp3、Bax）和肌肉萎缩标志物（Murfl、Mafbx）显著上调，而肌肉收缩相关基因（Capn3、Ckm）下调。免疫印迹显示P53、γ-H2A.X等蛋白表达增加，免疫荧光证实CASPASE3阳性细胞增多。这些数据表明hnRNPK缺失通过激活P53通路诱发凋亡和蛋白降解，破坏肌肉稳态。

AAV9介导的hnRNPK过表达加速肌肉衰老

令人意外的是，AAV9-hnRNPK处理4周后，TA肌肉重量反而减少30%（p<0.05），肌纤维横截面积缩小35%。组织学分析显示过表达组小直径肌纤维（<40μm）比例增加，中央核纤维（CNF）增多，快肌纤维（MYH4⁺）向慢肌纤维（MYH7⁺）转化。转录组分析发现975个上调基因主要富集于细胞外基质（ECM）组织，而1，165个下调基因涉及氧化磷酸化和核糖体生物发生。机制研究表明，hnRNPK过表达通过与P53相互作用抑制Slc7a11启动子活性（降低50%，p<0.05），导致GPX4蛋白减少和ROS积累，从而激活铁死亡通路。

这项研究的重要发现在于揭示了hnRNPK在骨骼肌中的"黄金区间"效应——其表达水平必须精确调控，过高或过低都会导致病理结局，但通过不同分子机制。敲除主要引发P53介导的凋亡和萎缩，而过表达则通过hnRNPK/P53/Slc7A11/GPX4轴诱发铁死亡。这种双向调控机制为理解肌肉衰老和萎缩提供了新视角，提示靶向hnRNPK表达水平的精确调控可能成为治疗肌肉相关疾病的新策略。研究还建立了首个可存活至成年的肌肉特异性hnRNPK敲除动物模型，为后续机制研究提供了重要工具。未来需要进一步探索hnRNPK在不同肌肉疾病中的动态变化规律，以及其与其它RNA结合蛋白的协同调控网络。