摘要
骨骼肌是维持生物体生命活动的重要组织，它由肌原纤维相互包裹形成肌束，通过肌膜固定保持一定的形态。外力或生物、化学因素可能导致肌肉损伤，而肌肉损伤在一定程度上可以通过肌肉卫星细胞的增殖和分化被修复。肌肉卫星细胞位于肌肉的基底层和肌膜之间，当肌肉损伤时，肌肉卫星细胞迅速被激活，进入细胞周期并开始增殖。增殖的卫星细胞，一部分会形成成肌细胞，经分化融合后形成多核肌纤维，修复损伤的肌肉组织;另一部分则形成新的卫星细胞进入静息状态，维持肌肉卫星细胞的数量。因此，肌肉卫星细胞的增殖和分化是骨骼肌生长发育和再生修复的基础。 脂肪酸转位酶CD36有两个跨膜结构域，其羧基末端及氨基末端均位于细胞质中，胞外的疏水结构域能够结合长链脂肪酸，促进脂肪细胞、心肌细胞、骨骼肌细胞等细胞的脂肪酸吸收和转运。CD36可进行如棕榈酰化、糖基化、磷酸化、乙酰化、磷酸化及泛素化等多种翻译后修饰。本实验室主要关注了 CD36位于第3、7、464和466氨基酸的棕榈酰化修饰。前期研究发现，在脂肪细胞中，CD36的动态棕榈酰化修饰对于其质膜定位和脂肪酸吸收的功能至关重要。 研究还发现，CD36介导的脂肪酸吸收在肌肉损伤修复过程中也发挥了必不可少的作用。在C2C12细胞中，敲低CD36显著抑制了细胞的增殖和分化，而且Cd36-/-小鼠的肌肉损伤修复进程显著慢于野生型小鼠。当肌肉受到损伤后，免疫细胞分泌大量的细胞因子，包括IGF-1、IL-6和TGF-β等。其中，IGF-1能够诱导CD36定位到细胞膜上，促进脂肪酸吸收并加快肌肉损伤修复。这个过程依赖于棕榈酰化修饰，但是CD36本身的棕榈酰化水平不变。于是我们通过免疫共沉淀-质谱联用的方法鉴定了该过程中非常重要的SNARE蛋白STX11,其棕榈酰化水平会在IGF-1的刺激下显著上升，进而参与CD36的囊泡融合和质膜定位。 本研究中，我们发现了 STX11的棕榈酰化水平受到棕榈酰基转移酶DHHC20和去棕榈酰化酶ABHD17A的双重调控。IGF-1通过级联反应激活了下游的ERK信号通路，引起去棕榈酰化酶ABHD17A的S212位点发生磷酸化。由于磷酸化位点S212和酶活位点S190在空间上距离非常近，因此磷酸化的ABHD17A处于失活的状态，无法使STX11发生去棕榈酰化。与此同时，棕榈酰基转移酶DHHC20的活性却几乎不受IGF-1的影响，进而导致STX11的棕榈酰化-去棕榈酰化平衡被打破，其棕榈酰化水平在IGF-1的刺激下大幅升高。棕榈酰化修饰打开了 STX11的自封闭结构，使之能够与SNAP23和VAMP4形成SNARE蛋白复合物，促进STX11所在的囊泡和CD36所在的囊泡发生融合，从而将CD36转运到质膜上发挥脂肪酸转运蛋白的功能。在该过程中，STX11的动态棕榈酰化受到细胞因子IGF-1的调控，并且对于CD36的质膜定位和脂肪酸转运都至关重要。 此外，我们还进行了动物实验，发现抑制IGF-1的信号转导减缓了小鼠受损肌肉的脂肪酸吸收和再生修复。 综上所述，本研究探索了 STX11的动态棕榈酰化修饰调控肌肉损伤修复的机制。重点关注了细胞因子IGF-1调控STX11动态棕榈酰化的方式，以及STX11的动态棕榈酰化在CD36介导的脂肪酸吸收和肌肉损伤修复中发挥的重要作用。
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