RPS27L通过液-液相分离靶向IGF1增强肌生成和肌肉质量的机制研究

本研究首次揭示核糖体蛋白S27样（RPS27L）通过N端固有无序区（IDR）驱动液-液相分离（LLPS），与胰岛素样生长因子1（IGF1）互作形成生物分子凝聚体，协同调控骨骼肌生成。肌肉特异性Rps27l敲入（M─KI）小鼠表现出显著增加的肌肉质量、快肌纤维比例及再生能力，为肌肉疾病治疗和畜牧生产性状改良提供新靶点。

　　

1 引言

骨骼肌作为人体最大组织器官，其发育过程涉及高度协调的肌生成（myogenesis）调控网络。近年研究发现，RNA结合蛋白（RBPs）通过转录后调控机制在肌生成中发挥核心作用。核糖体蛋白S27样（RPS27L）虽在凋亡和肿瘤发生中已有研究，但其在骨骼肌发育中的功能仍属未知。本研究通过构建肌肉特异性Rps27l敲入小鼠模型，结合分子生物学技术，揭示RPS27L通过液-液相分离（LLPS）靶向IGF1的全新调控机制。

2 结果

2.1 Rps27l敲入小鼠呈现肌肉质量增加

肌肉特异性Rps27l敲入（M─KI）小鼠从2周龄起体重显著高于野生型（WT），四肢肌肉（股四头肌、腓肠肌等）质量增加30%-50%，肌纤维横截面积（CSA）分布右移（>1500 μm²纤维比例增加）。值得注意的是，非肌肉器官重量无显著变化，证实RPS27L的肌肉特异性作用。

2.2 快肌纤维转化与再生能力增强

M─KI小鼠快糖酵解型肌纤维标志物MYH4表达上调2.5倍，而慢氧化型标志物MYH7下降60%。CTX诱导的肌肉损伤模型中，M─KI组7天时中央核细胞减少，14天时胚胎型肌球蛋白（eMyHC）阳性再生纤维数量增加1.8倍，迁移融合相关基因（Mymk、Pax3等）表达显著上调。

2.3 肌卫星细胞行为调控

RNA-seq分析发现M─KI小鼠534个差异基因（322上/212下调），GO富集显示增殖相关通路激活。体外实验证实RPS27L过表达使肌卫星细胞（MuSCs）S期比例增加40%，EdU阳性率提高2.1倍，但肌管形成减少50%。相反，Rps27l敲低导致分化标志物MyoG表达升高3倍。

2.4 SIX4/RPS27L调控轴

双荧光素酶报告系统鉴定出Rps27l启动子两个核心区（core1/2），其中core1含SIX4结合位点（GGTCTGGTTTC）。EMSA和ChIP-qPCR证实SIX4直接结合并抑制Rps27l转录。功能拯救实验显示，Rps27l过表达可逆转SIX4对增殖的抑制作用。

2.5 IGF1互作机制

M─KI小鼠肌肉中IGF1蛋白稳定性延长2.3倍。Pull-down实验证实重组MBP-RPS27L与His-IGF1直接结合。当使用1.5 μg mL^-1 IGF1处理时，Rps27l敲低导致的增殖缺陷被完全挽救，证实二者功能协同。

2.6 LLPS驱动分子凝聚

生物信息学预测RPS27L的N端（1-41 aa）为固有无序区（IDR）。体外实验显示，80 μM GFP-RPS27L在300 mM NaCl条件下形成直径>5 μm的液滴，而ΔIDR突变体丧失该能力。细胞实验中，渗透压应激（山梨醇处理）使RPS27L凝聚体亮度增强3倍，且IDR缺失导致IGF1结合能力下降70%。

3 讨论

本研究首次阐明RPS27L通过IDR驱动LLPS的生物学功能。在机制上，SIX4转录抑制Rps27l表达，而RPS27L通过相分离招募IGF1形成功能凝聚体，共同调控肌生成。值得注意的是，虽然体外实验显示RPS27L抑制分化，但体内模型表现出增强的再生能力，提示微环境因素的关键作用。该发现为肌肉萎缩疾病治疗提供了新策略，并为畜牧生产中肉质性状改良奠定理论基础。

4 实验方法

采用CRISPR/Cas9构建Rosa26^LSL-Rps27l; Myf5-cre小鼠模型。通过ChIP-seq（Cistrome DB数据集）、EMSA验证DNA-蛋白互作。蛋白质相分离实验使用纯化GFP标签蛋白，激光共聚焦定量液滴参数。统计采用GraphPad Prism 7进行双尾t检验或双因素ANOVA分析，显著性阈值设为P<0.05。