通过与东京大学和加州大学圣地亚哥分校的联合研究,东北大学的一个研究小组发现了果蝇肌肉细胞通过自噬进行大规模重塑的现象。揭示了昆虫变态过程中自噬的新功能。
肌肉细胞具有特殊的细胞内结构,如肌原纤维和 T 小管(横小管)。当肌肉细胞受损时,T 小管等膜结构也会被破坏和重建,从而维持细胞稳态。然而,肌肉细胞在体外培养难度较大,其重建机制尚未完全阐明。
这一次,研究小组使用模型系统分析了果蝇肌肉细胞。结果,我们发现了一种现象,即在果蝇的变态时期,腹部的肌肉细胞被完全破坏然后重塑。此外,当人类遗传性肌肉疾病肌管肌病的致病基因在果蝇的肌肉细胞中被删除时,会发生异常的肌肉细胞重建,据说即使经过生物进化,它似乎也能保留下来。
遗传分析已经确定了一组参与自噬(细胞降解自身蛋白质的自噬)途径的基因作为参与肌肉细胞重建的基因,以及进一步的自噬体(autophagosomes)。)和 Rab2,一种低分子-参与囊泡转运的重量 G 蛋白,被鉴定为参与溶酶体融合的新分子(hydrophagosomes)。当Rab2在肌细胞中的作用被抑制时,自噬体在肌细胞中异常积聚,肌细胞功能丧失。
希望这一成果能够为理解高等动物(包括人类)的肌肉细胞重建提供一种新的分析模型,这些动物的分析一直滞后。