LncRNA-TBP介导TATA结合蛋白招募以调控肌生成并诱导慢肌纤维

LncRNA-TBP mediates TATA-binding protein recruitment to regulate myogenesis and induce slow-twitch myofibers.

作者信息Manting Ma, Bolin Cai, Zhen Zhou, Shaofen Kong, Jing Zhang, Haiping Xu, Xiquan Zhang, Qinghua Nie
PMID36635672
发布时间2023-01-12
DOI10.1186/s12964-022-01001-3

实验完整度

包含体外细胞实验、动物模型、RIP/pull-down、ChIP-qPCR、荧光素酶报告基因、代谢组学等多层级验证。

主要模型

鸡原代成肌细胞 兴华鸡腓肠肌体内模型

重点核对

LncRNA-TBP与TBP蛋白直接相互作用 LncRNA-TBP过表达或敲低对成肌细胞增殖和分化的影响 LncRNA-TBP对脂肪沉积和肌纤维类型转换的体内效应 TBP靶基因启动子活性及表达调控

摘要

BACKGROUND: Skeletal muscle is comprised of heterogeneous myofibers that differ in their physiological and metabolic parameters. Of these, slow-twitch (type I; oxidative) myofibers have more myoglobin, more mitochondria, and higher activity of oxidative metabolic enzymes compared to fast-twitch (type II; glycolytic) myofibers.METHODS: In our previous study, we found a novel LncRNA-TBP (for "LncRNA directly binds TBP transcription factor") is specifically enriched in the soleus (which has a higher proportion of slow myofibers). The primary myoblast cells and animal model were used to assess the biological function of the LncRNA-TBP in vitro or in vivo. Meanwhile, we performed a RNA immunoprecipitation (RIP) and pull-down analysis to validate this interaction between LncRNA-TBP and TBP.RESULTS: Functional studies demonstrated that LncRNA-TBP inhibits myoblast proliferation but promotes myogenic differentiation in vitro. In vivo, LncRNA-TBP reduces fat deposition, activating slow-twitch muscle phenotype and inducing muscle hypertrophy. Mechanistically, LncRNA-TBP acts as a regulatory RNA that directly interacts with TBP protein to regulate the transcriptional activity of TBP-target genes (such as KLF4, GPI, TNNI2, and CDKN1A).CONCLUSION: Our findings present a novel model about the regulation of LncRNA-TBP, which can regulate the transcriptional activity of TBP-target genes by recruiting TBP protein, thus modulating myogenesis progression and inducing slow-twitch fibers. Video Abstract.

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
LncRNA-TBP如何调控肌生成以及是否通过TBP介导机制影响肌纤维类型转换?
核心机制
LncRNA-TBP直接结合TBP蛋白,增强TBP在靶基因启动子上的招募,调节靶基因转录活性,从而抑制成肌细胞增殖、促进分化,并诱导慢肌纤维表型。
主要证据
体外成肌细胞过表达和敲低实验显示LncRNA-TBP抑制增殖、促进分化;体内慢病毒和ASO实验显示其减少脂肪沉积、激活慢肌表型、诱导肌肉肥大;RIP和RNA pull-down证实LncRNA-TBP与TBP直接结合,ChIP-qPCR和荧光素酶报告基因实验显示LncRNA-TBP增强TBP在KLF4、GPI、TNNI2、CDKN1A启动子上的富集并调节其转录活性。
研究意义
该研究提出了LncRNA-TBP通过招募TBP调控肌生成和肌纤维类型转换的新型模型,为肌肉发育和肉类品质改良提供新的理论基础。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

LncRNA-TBP的鉴定与特征分析

验证LncRNA-TBP的序列、表达特征和编码潜能。

通过RACE获取全长,qRT-PCR检测组织表达,细胞分级实验检测核质分布,western blot验证编码能力。

2

体外功能实验

评估LncRNA-TBP对成肌细胞增殖和分化的影响。

在CPMs中过表达或敲低LncRNA-TBP,检测细胞周期基因表达、EdU掺入、CCK-8细胞活力、细胞周期分布、MyHC免疫荧光和分化标志物表达。

3

体内功能实验

验证LncRNA-TBP在体内对肌肉代谢、肌纤维类型和肌肉肥大的影响。

通过慢病毒介导过表达和胆固醇修饰ASO敲低LncRNA-TBP,检测腓肠肌中mtDNA含量、脂肪酸氧化、代谢物、酶活性、纤维类型标志物、肌肉重量及自噬相关基因表达。

4

分子机制验证

验证LncRNA-TBP与TBP的相互作用及其对TBP靶基因转录活性的调节。

通过RIP和RNA pull-down验证结合,ChIP-qPCR检测TBP在靶基因启动子的富集,荧光素酶报告基因检测启动子活性,qRT-PCR和western blot检测靶基因表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI-1640培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
Lipofectamine 3000试剂Invitrogen--
RNAiso PlusTaKaRa--
PrimeScript RT试剂盒(含gDNA Eraser)Takara--
ChamQ Universal SYBR qPCR预混液Vazyme--
QuantStudio 5实时荧光定量PCR系统Thermo Fisher--
SMARTer RACE cDNA扩增试剂盒Clontech--
pcDNA3.1-3xFlag载体SiDanSai--
pcDNA3.1载体Promega--
pLVX-mCMV-ZsGreen-IRES-Puro载体Addgene--
Cy3修饰的反义寡核苷酸Guangzhou RiboBio--
细胞周期分析试剂盒Thermo Fisher Scientific--
C10310 EdU Apollo体外成像试剂盒RiboBioC10310
TransDetect细胞计数试剂盒TransGen--
抗MyHC抗体(B103)DHSBB103
SP-POD试剂盒SolarbioSP0041
抗MYH1A抗体(F59)DSHBF59
抗MYH7B抗体(S58)DSHBS58
组织DNA提取试剂盒OmegaD3396
细胞/组织线粒体分离试剂盒BeyotimeC3601/C3606
比色法脂肪酸氧化速率检测试剂盒HalingHL50679
甘油三酯含量检测试剂盒SolarbioBC0625
游离脂肪酸含量检测试剂盒SolarbioBC0595
糖原含量检测试剂盒SolarbioBC0345
乳酸脱氢酶活性检测试剂盒SolarbioBC0685
琥珀酸脱氢酶活性检测试剂盒SolarbioBC0955
Thermo Scientific Dionex ICS-6000 HPIC系统Thermo Fisher Scientific--
AB SCIEX 6500 QTRAP+三重四极杆质谱仪AB Sciex--
抗FLAG抗体BeyotimeAF519
抗MYOD抗体AbbkineABP53067
抗MyHC抗体DHSBB103
抗FASN抗体Proteintech10624-2-AP
抗CPT1抗体Biossbs-23779R
抗ULK1抗体Biossbs-3602R
抗LC3B抗体NovusNB100-2220
抗P62抗体Proteintech18420-1-AP
抗TBP抗体Cell Signaling44059
抗KLF4抗体Biossbs-1064R
抗GPI抗体GeneTexGTX113203
抗TNNI2抗体Biossbs-10617R
抗CDKN1A抗体GeneTexGTX112898
抗GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
ProteinFind山羊抗小鼠IgG(H+L),HRP标记TransGenHS201-01
ProteinFind山羊抗兔IgG(H+L),HRP标记TransGenHS101-01
Ribo RNAmax-T7生物素标记转录试剂盒RiboBio--
Pierce磁珠RNA-蛋白Pull-Down试剂盒Thermo Fisher Scientific--
免疫沉淀试剂盒Millipore--
染色质免疫沉淀试剂盒Millipore--
双荧光素酶报告基因检测系统Promega--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养与转染
CPMs分离自E11鸡腿肌,培养于含20% FBS的RPMI-1640培养基;转染使用Lipofectamine 3000。
阅读提示:见Materials and methods部分
体内实验(过表达)
1日龄雏鸡随机分为Lv-LncRNA-TBP和Lv-NC组,每组n=30;肌肉注射慢病毒两次(106滴度),13天后收取腓肠肌。
阅读提示:见Materials and methods的Lentivirus assay
体内实验(敲低)
7日龄鸡随机分为Chol-ASO-LncRNA-TBP和Chol-ASO-NC组,每组n=15;在第14和18天肌肉注射ASO(40 nmol),21天处死取样。
阅读提示:见Materials and methods的Lentivirus assay
分子机制验证
RIP使用anti-TBP抗体;ChIP-qPCR检测TBP在KLF4、GPI、TNNI2、CDKN1A启动子上的富集;荧光素酶报告基因在CPMs中转染报告质粒,分化后48小时检测。
阅读提示:见Materials and methods和Figure 5 legend