stk40对脂肪和骨骼肌分化的调控及机制的研究

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1、Stk40对脂肪和骨骼肌分化的调控及机制的研究作者名称何柯指导教师金颖学科专业发育生物学答辩日期2015年11月3号资助基金项目国家自然科学基金（31301015,31200980）研究方向脂肪和骨骼肌分化的调控机制的研究申请学位级别博士培养单位上海交通大学医学院基础医学院万方数据FunctionsandmechanismsofStk40inadipocyteandskeletalmuscledifferentiationCandidate：KeHeSupervisor：YingJinSpeciality：DevelopmentalBiologyrdDataofOral

2、Examination：November3,2015Fund：NationalNaturalScienceFoundationofChina（31301015,31200980）ResearchDirection：RegulatorymechanismsofadipocyteandskeletalmuscledifferentiationAcademicDegreeAppliedfor：DoctorUniversity：ShanghaiJiaoTongUniversitySchoolofMedicine万方数据万方数据万方数据中文摘要Stk40对脂肪和骨骼肌分化的调控及

3、机制的研究中文摘要Stk40（Serine/threoninekinase40）是一个含有丝氨酸苏氨酸激酶结构域并在进化上保守的蛋白,目前对其结构和功能的研究甚少。过去本课题组研究表明在小鼠胚胎干细胞(Mouseembryonicstemcells，mESCs)中Stk40是胚胎干细胞发育全能性相关转录因子Oct4的下游靶基因，可以通过激活Erk/MAPK信号通路-/-诱导mESCs向胚外内胚层分化。对本课题组建立的Stk40基因敲除（Stk40,-/-knockout,KO）小鼠的研究表明Stk40小鼠出生后24小时内死亡，肺部发育存在异常。为了全面了解Stk40基因

4、的生理功能，本课题研究了Stk40在小鼠脂肪和骨骼肌细胞分化过程中的功能和机制。本研究发现Stk40基因敲除或者表达下调（Knockdown，KD）增强原代小鼠胚胎成纤维细胞（Mouseembryonicfibroblasts，MEFs）和间充质干细胞(Mesenchymalstemcells，MSCs)的成脂分化。机制方面，Stk40通过抑制脂肪细胞分化的重要转录因子C/EBP（CCAAT/enhancerbindingprotein）和的蛋白合成来实现对成脂分化的调控。具体来说，Stk40使4E-BP1（eIF4E-bindingprotein1）磷酸化的

5、水平降低，引起翻译起始因子eIF4E（Eukaryoticinitiationfactors4E）功能的减弱，从而减弱了依赖于eIF4E的C/EBPs的蛋白翻译过程，进而抑制了MEFs和MSCs的成脂分化。我们对Stk40在骨骼肌细胞分化中的作用的研究表明，在成肌细胞（Myoblast）C2C12成肌分化过程、胚胎期骨骼肌发育过程以及成体骨骼肌再生过程中，Stk40的表达水平升高，提示Stk40可能参与了成肌分化过程。利用C2C12成肌细胞分化作为研究模型，我们发现在C2C12成肌分化过程中Stk40能增强重要的促成肌分化的调控因子MEF2（Myocyteenhance

6、rfactor2）的转录活性，提高MEF2的下游靶基因MyHC（Myosinheavychain）和MEF2C的表达水平，从而促进C2C12细胞的分化。机制方面，我们的研究结果表明在C2C12细胞中Stk40通过降低去乙酰化酶HDAC5的蛋白水平来实现其增强MEF2转录活性的功能，因为已有研究证明HDAC5具有抑制MEF2转录活性的作用。最后，我们通过Stk40基因敲除小鼠检测了在生理状态下Stk40对骨骼肌发育的影响，研究发现胎儿期E18.5（Embryonicday18.5）的Stk40KO小鼠后肢骨骼肌肌肉发育存在异常，表1万方数据博士学位论文Stk40对脂肪和骨

7、骼肌分化的调控及机制的研究何柯现为肌纤维数目的减少和肌肉特异性基因表达水平的降低。因此，Stk40对于成肌细胞分化和骨骼肌的发育具有正向调节作用。综上所述，本研究揭示Stk40通过分别调控细胞成脂和成肌分化的重要调控因子的蛋白质水平实现对脂肪细胞分化的抑制和对骨骼肌细胞分化的促进功能。这些研究结果为阐明Stk40基因的生理功能、探索肥胖和肥胖相关疾病的机制、研究肌肉组织的发育和再生以及相关疾病开辟了新的视角。关键词：Stk40，脂肪分化，肌肉分化，C/EBP，HDAC52万方数据英文摘要FunctionsandmechanismsofSt