Индукция фоллистатина при помощи оксида азота через цГМФ сигнальный путь, который контролирует слияние миобластов (стр. 3 )

Дискуссия

Рост скелетной мышечной массы  контролируется главным образом посредством регулирования размера мышечных волокон как во время эмбриогенеза так и в постнатальном периоде. Это регулирование происходит за счет двух основных и различных механизмов. Один полагается на регулирование объема цитоплазмы, связанного с отдельными миоядрами, и этот путь, по-видимому, включает регуляцию белкового синтеза и деградацию белков (Glass, 2003;. Stitt и др., 2004). Второй механизм связан с контролем числа миоядер в мышечных волокнах. В этом случае, рост мышечных волокон во время эмбрионального и постнатального развития зависит от наличия  одиночных клеток, эмбриональных или фетальных миобластов и сателлитных клеток, соответственно,  которые  должны быть проинструктированы когда делиться и дифференцироваться,  либо соединятьмся с уже существующими волокнами или между собой, чтобы создать новый слой (Cossu и Biressi, 2005).Слияние миобластов состоит из  нескольких этапов с участием клеточной миграции, согласования, признания, адгезии и слияние мембран (Wakelam, 1985; Chen и Olson, 2004), и несколько молекул были определены как играющие важную роль в одном или нескольких из этих процессов,  в том числе IL-4, ИФР, интегрины, и металлопротеаз ы(Galliano и др., 2000;.. Роммеля и др., 2001; Хорсли и др., 2003;. Schwander и др., 2003;.. Yi и др., 2005). Механизмов и сигнальных путей, лежащих в основе роли этих молекул управлением слияния миобластов, однако, до сих пор не выяснена. Мы показали, что генерация NO имеет решающее значение для слияния миобластов у млекопитающих. Мы обнаружили, что действие NO имеет несколько важных характеристик. (А)  Оказывают влияние на критических этапах пре-и постнатального развитие мышц. (Б) Он работает через те же сигнальные пути на всех этапах, т. е. активация гуанилатциклазы, с образованием цГМФ и индукции фоллистатина (С) Это характерно  для процесса собственного синтеза NO, потому что не влияет на клеточную дифференцировку и / или распространение. Это определяет в первый раз общий спусковой механизм для синтеза и является первым свидетельством того, что процесс слияния может осуществляться через тот же процесс  в  эмбрионах и у новорожденных. Мы обнаружили, что регулирование не влияет на  слияние, которое  произошло на  двух различных ранних этапах с участием сигнального каскада, т. е. ферментативной деятельности NOS и гуанилатциклазы, которые регулируются в отсутствие обнаруживаемых изменений в уровне белка. Регулирование гуанилатциклазы представляется особенно важным, поскольку активация фермента не может быть увеличена даже путем введения экзогенного NO. Мы еще не определили, какие события среди тех, что предложены, могут  вызвать десенсибилизацию гуанилатциклазы, например, фосфорилирование протеинкиназы или даже прямого действия NO  (Беллами и др., 2000;. Friebe и

Koesling, 2003), играющего роль в десенсибилизации, наблюдаемой  здесь. Физиологическое значение этого события, однако, ясно, потому что дерегулирование цГМФ сигнализации приводит к гипертрофии мышц как в сателлитных клетках, так  и в эмбрионах. Более поразительно то, что миобласты дифференцировались от PSM, как известно, некомпетентных для синтеза (Cossu и Biressi, 2005), которые смогли приобрести такие возможности  в присутствии цГМФ, что  позволяет предположить, что NO-цГМФ путь не только имеет решающее значение для стимулирования слияния, но также может быть его пусковым механизмом. Из трех изоформ NOS мышиных (и человека) скелетных мышц экспрессируются  I? NOS и III, в то время как экспрессия индуцибельной NOS II явно обнаруживается только при наличии воспаления или других патологических состояниях (Thompson и др., 1996;. Stamler и Мейснер, 2001). Соответственно, мы обнаружили, что клетки-сателлиты и скелетные мышцы из эмбрионов (неопубликованные данные) экспрессируют NOS I? и III. Тем не менее, можно предположить, что оба фермента могут  играть определенную роль, поскольку оба NOS I? и III активируются при увеличении внутриклеточной концентрации кальция  (Alderton и соавт., 2001), т. е. сигнализации событий, вызванных  многими раздражителями (Guttridge, 2004; Хорсли и Pavlath, 2004). Кроме того, нет очевидных дефектов развития мышц, зарегистрированных при блокаде  NOS I или III у мышей. Также интересным в этом отношении является тот факт, что экспрессия  и деятельность обеих NOS I? и III являются  регулируемой(Blottner и удачи, 1998;. El Dwairi и др., 1998).Выявление связи между фоллистатином  и NO / цГМФ-зависимой слиянием добавляет новую важную информацию для биологии скелетной мышцы. Фоллистатин  представляет собой белок, который взаимодействует  и регулирует биологическую активность TGF, в том числе BMP-4, BMP-7, и активинов  (Iemura и др., 1998;.. Amthor и др., 2002). Фоллистатин может также блокировать активность миостатина, негативного регулятора массы скелетных мышц, что приводит к гипертрофии мышц (Lee и McPherron, 2001). Путь  индукции фоллистатина NO / цГМФ  найден привлечь MyoD, NFAT, и CREB. Предыдущая работа показала, что оба CREB и NFAT непосредственно активировались  NO / цГМФ через протеинкиназы G-зависимого фосфорилирования (Гуди и др., 1996;.. Фидлер и др., 2002; Pilz и Casteel, 2003;. Гонсалес Боск и др., 2004). Тот факт, что ингибирование протеинкиназы G предотвратит индукцию фоллистатина,  согласуется с этими результатами и еще раз подтверждает роль CREB и NFAT. Мы обнаружили, что экспрессия  MyoD не влияет на NO / цГМФ, будь это транскрипционный фактор активации  NO / цГМФ через фосфорилирование, как и другие раздражители активирующие MyoD, еще предстоит установить. Биологическое значение каждого из этих транскрипционных факторов в опосредованном  влиянии NO / цГМФ, однако, ясно вытекает из наших результатов. В самом деле, специфическое ингибирование MyoD, NFAT, или CREB было достаточно, чтобы предотвратить транскрипционную функцию цГМФ. Кроме того, эти результаты показывают, что транскрипционные эффекты NO / цГМФ могут быть более сложными, чем предполагалось ранее. Тот факт, что MyoD, CREB, и NFAT представляется необходимыми посредниками транскрипционных эффектов NO / цГМФ напоминает ситуацию уже описанную для стимуляции слияния миобластов с  ингибитором TSA (Iezzi и соавт., 2004). Сходство между действием ВСТ и NO / цГМФ и последние данные показывают, что TSA способен  регулировать экспрессию NOS III в неэндотелиальных клетках, что показывают, что NO / цГМФ участвует в регуляции процесса ацетилирования. Интересно, что эффект от NO / цГМФ, похож на TSA (Iezzi и соавт., 2004), был ограничен клетками скелетных мышц. Эта клеточная специфичность интригует, и механизмы за ее пределами должны быть предметом дальнейшего исследования.

Кроме того, цГМФ-зависиая индукция фоллистатина может  взаимодействовать с другими цГМФ-самостоятельными действиями NO, которые могут играть роль в развитии мышц, таких как ингибирование цитохромоксидазы и контроль дыхания митохондрий и S-нитросилирование ( Stamler и Мейснер, 2001; Монкада и Ерусалимский, 2002).

Ссылки

? Alderton, W. K., C. E. Cooper, and R. G. Knowles. 2001. Nitric oxide synthases: structure, function and inhibition. Biochem. J. 357:593–615. CrossRef

Medline

? Amthor, H., B. Christ, F. Rashid-Doubell, C. F. Kemp, E. Lang, and K. Patel. 2002. Follistatin regulates bone morphogenetic protein-7 (BMP-7) activity to stimulate embryonic muscle growth. Dev. Biol. 243:115–127. CrossRef

Medline

? Anderson, J. E. 2000. A role for nitric oxide in muscle repair: nitric oxide-mediated activation of muscle satellite cells. Mol. Biol. Cell. 11:1859–1874. Abstract/FREE Full Text

? Aramburu, J., M. B. Yaffe, C. Lopez-Rodriguez, L. C. Cantley, P. G. Hogan, and A. Rao. 1999. Affinity-driven peptide selection of an NFAT inhibitor more selective than cyclosporin A. Science. 285:2129–2133. Abstract/FREE Full Text

? Balemans, W., and W. Van Hul. 2002. Extracellular regulation of BMP signaling in vertebrates: a cocktail of modulators. Dev. Biol. 250:231–250. CrossRef

Medline

? Balon, T. W., and J. L. Nadler. 1997. Evidence that nitric oxide increases glucose transport in skeletal muscle. J. Appl. Physiol. 82:359–363. Abstract/FREE Full Text

? Bellamy, T. C., J. Wood, D. A. Goodwin, and J. Garthwaite. 2000. Rapid desensitization of the nitric oxide receptor, soluble guanylyl cyclase, underlies diversity of cellular cGMP responses. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 97:2928–2933. Abstract/FREE Full Text

? Bilezikjian, L. M., A. Z. Corrigan, A. L. Blount, Y. Chen, and W. W. Vale. 2001. Regulation and actions of Smad7 in the modulation of activin, inhibin, and transforming growth factor-? signaling in anterior pituitary cells. Endocrinology. 142:1065–1072. Abstract/FREE Full Text

? Blottner, D., and G. Luck. 1998. Nitric oxide synthase (NOS) in mouse skeletal muscle development and differentiated myoblasts. Cell Tissue Res. 292:293–302. CrossRef

Medline

? Bredt, D. S. 1998. NO skeletal muscle derived relaxing factor in Duchenne muscular dystrophy. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95:14592–14593. FREE Full Text

? Brunelli, S., E. Casey, D. Bell, R. Harland, and R. Lovell-Badge. 2003. Expression of Sox3 throughout the developing central nervous system is dependent on the combined action of discrete, evolutionarily conserved regulatory elements. Genesis. 36:12–24. CrossRef

Medline

? Brunelli, S., E. Tagliafico, F. G. De Angelis, R. Tonlorenzi, S. Baesso, S. Ferrari, M. Niinobe, K. Yoshikawa, R. J. Schwartz, I. Bozzoni, and G. Cossu. 2004. Msx2 and necdin combined activities are required for smooth muscle differentiation in mesoangioblast stem cells. Circ. Res. 94:1571–1578. Abstract/FREE Full Text

? Buckingham, M., L. Bajard, T. Chang, P. Daubas, J. Hadchouel, S. Meilhac, D. Montarras, D. Rocancourt, and F. Relaix. 2003. The formation of skeletal muscle: from somite to limb. J. Anat. 202:59–68. CrossRef