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在Cell出版社名下《Cell Metabolism》杂志2007年一月期中，有一篇关于新型肌肉纤维的报道。在篇文章中，研究者们发现一个重要的分子开关，它可以促使肌体合成新型肌肉。另外，他们还发现这种“IIX型纤维”武装的动物将会跑得更为持久，载荷能力也越强。“这项发现可能会被应用到新药开发，借之改变肌肉的组成”，研究者称。这种治疗将给患有肌肉萎缩症的病人带来新的福音，帮助增强他们肌肉的物理强度和持续性。
作为此项研究的负责人，来自哈佛大学医学院的Bruce Spiegelman发现了在增强PGC-1â基因的活性后，小鼠的骨骼肌会填满IIX型肌肉纤维，而这种类型的肌肉纤维在普通小鼠中所占的比例是相当少的。为了适合不同的运动，肌肉的组成也会有所不同：为了适应慢而持久的运动，I型、IIA型肌肉纤维是比较适合的；为了适应快速而富有爆发性的运动，IIB型肌肉纤维显得更为适合，相应肌肉也有学者形象地称为慢肌（slow twitch muscle）和快肌（fast twitch muscle）。这种不同类型的肌肉纤维主要是依据肌球蛋白重链(Myosin Heavy Chain，MHC)以及代谢能力进行划分的；代谢能力主要是由细胞中含有的产能线粒体数量来决定。肌球蛋白是马达蛋白家族中同时具有“重”和“轻”氨基酸链的一类（请参见备注1）。 Spiegelman介绍说哺乳动物中绝大多数肌肉是由快肌纤维（fast-twitch fiber）和慢肌纤维（slow-twitch fiber）共同组成的，一些肌肉组织可能富含某一种类型的肌肉纤维。事实上，除此之外，成体骨骼肌中还有一种富含第四型MHC的IIX型肌肉纤维，但对于这种类型的肌肉纤维科学家们鲜有报道。IIX型纤维似乎兼有快肌纤维和慢肌纤维两种秉性：在氧化代谢方面与慢肌纤维相似，在生物物理特性方面与快肌纤维相似。“值得一提的是，它的氧化代谢(oxidative Metabolism)方式是至今为止最为有效的”，Spiegelman说。 “PGC-1â转基因小鼠的肌肉在外表上看，比野生型小鼠颜色更显血红色”，这是它们含有更多线粒体的外在表现，研究者报告称。深入地研究之后，研究者们发现这种肌肉的纤维组成中I型, IIA型, 和IIB型的MHC含量降低，但IIX型的MHC含量是普通数值的五倍。他们发现，转基因小鼠的肌肉纤维中几乎100%包含有大量的IIX型MHC 的mRNA和蛋白质，但这在普通小鼠中仅为15%-20%。PGC-1â同时还改变着肌肉细胞的代谢特征，即诱导一些可以促使线粒体增殖的相关基因的表达。有着更多IIX型肌肉纤维的PGC-1â转基因小鼠，表现出更强的有氧运动能力，研究者发现。它们可以竭尽全力跑上32.5分钟，而同窝出生的普通小鼠则跑上26分钟就筋疲力尽了。 这些研究对治疗一部分人类的肌肉以及神经肌肉疾病有着重要的潜在应用价值。“在有运动障碍的很多病症中，如截瘫（paraplegia）、长期卧床(prolonged bed rest)和肌营养不良（muscular dystrophy）等，氧代谢纤维（oxidative fiber）都较少，取而代之的是糖酵解纤维(glycolytic fiber)。这使得肌肉对于疲乏的抵抗力进一步被削弱。现在我们发现PGC-1â是可以诱导氧代谢型IIX纤维的合成，这会给我们调节疾病肌体，甚至是健康肌体带来新的选择。” Spiegelman研究小组说。 备注1： 马达蛋白家族： 真核细胞含有三种主要的马达蛋白家族:肌球蛋白,kinesins蛋白,动力蛋白,.在肌肉中的肌球蛋白,开始时被描绘成有它自己的作用基础,沿着肌纤蛋白的丝运动,肌肉肌球蛋白包括两个拷贝,它们都有一个87kd分子团的重链,一个必需的轻链,和一个起调节作用的轻链.人类基因似乎能编码超过40种截然不同的肌球蛋白,在肌肉收缩中有些功能和另一些参与不同种类的其他过程.kinesins蛋白在蛋白质,囊泡和沿微管的细胞器转运中起作用,包括染色体分离,kinesins蛋白常包括两个拷贝,一个是重链,一个是轻链,它的重链大约只有肌球蛋白长度的一半,人类基因至少能编码40种kinesins蛋白.在一些真核细胞中,动力蛋白能驱动纤毛和鞭毛的运动,和其他作用蛋白相比,动力蛋白较大,有个大于500kd的分子团重链,人类基因似乎能编码大约10种动力蛋白. 比较肌球蛋白，kinesins和动力蛋白的氨基酸序列，并没有出现这些蛋白质家族之间有意义的关系，但是，在确定它们的三维结构之后，肌球蛋白和kinesins家族的成员之间被发现有显著的相似性，特别是，肌球蛋白和kinesins都包含同源的P-环NTP酶核心部位，这些在G蛋白中也存在。动力蛋白重链的序列分析揭示出它是P-环NTP酶的AAA子家族的一个成员，我们以前在19S 蛋白解体系统中遇到过该子家族，动力蛋白有6个序列编码一个沿着它的长段排列的P-环NTP酶整环。从而，可以利用有关G蛋白和其他P-环NTP酶的知识来分析这些马达蛋白的运动机理。 |
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