Ezh2 通过维持线粒体ATP 合成功能促进骨骼肌细胞分化

Abstract

【目的】探索组蛋白H3K27me3 甲基转移酶Ezh2 在间充质干细胞内缺失对小鼠骨骼肌细胞分化及骨骼肌线粒体的影响。【方法】构建Ezh2 间充质干细胞条件性敲除小鼠（Ezh2F/FPrx1-Cre）。HE 染色、改良Gomori 三色染色及四氮唑还原酶染色（NADH-TR）法观察细胞形态及线粒体情况。电镜观察骨骼肌细胞和线粒体超微结构。Western Blot 法检测 6 周龄小鼠骨骼肌细胞中 Ezh2、H3K27me3 和骨骼肌分化相关基因 Myogenin、Myosin、Desmin 及线粒体蛋白CytC 的蛋白表达量。Realtime RT-qPCR 法检测骨骼肌分化相关基因和线粒体相关基因的表达情况。免疫组化染色检测骨骼肌中CytC 的表达量，ATP 含量测定试剂盒检测骨骼肌细胞内ATP 含量。HE和NADH-TR 染色观察2 周龄小鼠骨骼肌。检测6 周龄小鼠棕色脂肪中Ezh2 蛋白含量，电镜观察小鼠棕色脂肪中的线粒体。【结果】敲除组骨骼肌中 Ezh2 及H3K27me3 蛋白含量均明显降低。敲除组小鼠的骨骼肌肌纤维粗细不等，部分核内移，骨骼肌分化标志物 Myogenin 和 MhcIIb 的 mRNA 表达明显减少（均 P < 0.05），Myogenin 蛋白表达量减少，NADH-TR 和 CytC 免疫组化染色显示线粒体增加。电镜下敲除组骨骼肌肌原纤维粗细不等，细胞膜下及肌原纤维间线粒体数量明显增加，呈团块状聚集。线粒体无水肿，嵴无明显减少。敲除组线粒体相关基因CytC、Tfam、Pgc1α的mRNA 和CytC 蛋白表达升高（均P  < 0.05），但ATP 含量明显降低（P < 0.05）。2 周龄小鼠骨骼肌纤维粗细不等，但 NADH 含量无差别。电镜下 6 周龄小鼠棕色脂肪细胞线粒体无数量增加或形态异常。【结论】Ezh2 在间充质干细胞阶段对小鼠骨骼肌细胞分化是必须的，并维持线粒体产生ATP 的功能。Ezh2 缺失小鼠骨骼肌细胞线粒体产生ATP 减少，线粒体数量代偿性增加