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肌肉生长抑制素基因的研究进展

杨瑾;周播江

【摘要】生长分化因子-8,亦称肌肉生长抑制素(Myostatin,Mstn),是转化生长因子

β超家族的一员.Mstn基因是一种主要表达于肌肉组织的分泌蛋白,也存在于脂肪

组织、心脏及脑组织等多种组织中,其主要功能是调节肌细胞的生长与分化,在哺乳

动物生长发育过程中起关键作用,并可能存在性别、年龄相关性.由于近年来发现

Mstn基因还有很多潜在功能,且与很多疾病发生密切相关,故Mstn基因一直受研

究者密切关注.本文主要对近10年关于Mstn基因的结构特点、在动物体内的表达、

作用机制、基因表达调控和信号转导等方面的相关研究进展进行综述,以便为骨骼

肌纤维类型转换相关机制的研究提供资料.

【期刊名称】《遵义医学院学报》

【年(卷),期】2018(041)004

【总页数】6页(P513-518)

【关键词】肌肉生长抑制素(Mstn)基因;骨骼肌纤维;新进展

【作者】杨瑾;周播江

【作者单位】遵义医学院解剖学教研室,贵州遵义563099;遵义医学院解剖学教研

室,贵州遵义563099

【正文语种】中文

【中图分类】R322

生长分化因子-8，也被称为肌肉生长抑制素(Myostatin，Mstn)，是转化生长因子

β超家族的一员。Mstn基因是一种主要表达于肌肉组织的分泌蛋白,其主要功能是

调节肌细胞的生长与分化，在哺乳动物生长发育过程中起关键作用。近来一直倍受

研究者密切关注。

在动物体出生后，肌肉生长抑制素基因主要通过限制骨骼肌纤维数量和大小对骨骼

肌生长发育起着重要的抑制作用[1]。因此，在许多哺乳动物和鱼类体内，该基因

损伤或目的性抑制肌细胞生长抑制素蛋白可以引起肌肉大量增生的相应表型出现，

并引起肌纤维类型发生变化。除了影响骨骼肌生长发育外，近年来还发现Mstn基

因还参与糖类代谢，并对脂肪沉积起抑制作用[2-3]；在骨密度调控及雌性哺乳动

物的生殖调控中，Mstn基因也起到一定作用[4-6]。本文主要对有关Mstn基因的

结构特点、在动物体内的表达、作用机制、基因表达调控和信号转导等的方面相关

研究进展进行综述，以便为骨骼肌纤维类型转换相关机制的研究提供资料。

1Mstn基因的发现

Mstn，全称肌肉生长抑制素，于1997年由美国JohnHopkins大学医学部研究

人员McPherron等在研究转化因子-β(TGF-β)时通过聚合酶链式反应在小鼠骨骼

肌中发现的新型生长因子[1]。McPherron在研究中发现Mstn基因缺失的小鼠肌

肉增大，体重约是野生鼠的2倍[3]。研究显示，小鼠Mstn基因cDNA序列中只

有一个开放阅读框架，共编码376个氨基酸。Mstn基因具有TGF-β共有的结构

特性，但与家族其他成员的同源性很低，因而被归为新的一类并命名为生长/分化

因子-8(Growth/differentiationfactor-8，GDF-8)。同年，研究人员通过基因连

锁，于mh轨迹中发现牛型Mstn，更好地证明了该基因可能是双肌型牛(double

muscling，DM)产生的重要因素。随后的研究显示，比利时蓝牛Mstn编码区外

显子缺失11bp碱基造成移码突变，从而导致自该碱基缺失后的第14个密码子起

停止翻译，而皮埃蒙特牛同区域G-A错义突变也可导致双肌型牛的产生[7]。这种

现象充分说明Mstn基因在骨骼肌生长发育中具有重要作用。大鼠、人、绵羊、狒

狒等动物的Mstn也相继在后续研究中被研究并克隆[8]。其中，人的Mstn基因

全长约7.7kb，含375个氨基酸，蛋白分子量为45-55ku，通常形成二聚体复合

物[8]。

2Mstn基因的基本结构

转化生长因子家族所有成员均含有三个明显不同的结构域：氨基端信号结构域、前

肽结构域和C端成熟肽。作为TGF-β超家族中的一员，Mstn属于激活素/肌肉生

长抑制素亚群，与其他成员的成熟结构域信号有约90%相同性[9]，都有以下显著

特征：1、N端氨基酸有一个疏水核心；2、C端有RSRR保守性蛋白水解处理信

号；3、C端结构域中有可促进“半胱氨酸结”结构形成的半胱氨酸残基。Mstn

与其超家族其他成员之间的区别在于该基因C端氨基酸序列相对更短[10]。Mstn

基因在不同物种内结