骨骼肌肥大的核糖体生物发生机制及其运动适应

0 引言 Introduction

骨骼肌在提升运动表现、促进代谢健康(如血糖控制、能量代谢)和维持生活质量(对抗衰老和疾病导致的肌萎缩)等方面都具有重要的作用。抗阻训练是促进骨骼肌肥大和肌肉力量的最有效手段。从近年来国内外文献报道看，对骨骼肌肥大的研究多集中在单个细胞因子或基因对骨骼肌肥大的作用，对骨骼肌肥大的深层机制研究仍显不足。除了所熟知的肌卫星细胞、Akt/mTOR蛋白质合成信号通路参与调节骨骼肌肥大过程外，还有多种肌源性祖细胞、基质金属蛋白酶、钙调磷酸酶、微小RNA、联丝蛋白和辣椒素等参与骨骼肌肥大过程[1]。在蛋白质合成过程中，蛋白质翻译在决定蛋白质合成量方面起着核心作用。因此翻译能力和效率在运动诱导的蛋白质合成增加中起着重要作用。然而，目前大多数研究都集中在控制翻译效率的机制上(例如，通过雷帕霉素靶蛋白C1信号通路激活核糖体)，而不是“翻译能力”的贡献[2]。翻译能力取决于每单位体积细胞的中核糖体，转移RNA分子和翻译因子的数量，特别是细胞中存在的核糖体的数量被认为是翻译能力的主要决定因素[2]。因此，核糖体的生物发生可能在蛋白质合成和细胞生长的控制中具有重要作用[3]。核糖体生物发生参与了心肌的生长，但对核糖体生物发生对骨骼肌肥大的作用知之甚少。然而，最近有研究证据表明骨骼肌收缩活动可以诱发核糖体生物发生，从而对骨骼肌质量的控制起重要作用[4]。文章概述骨骼肌肥大与核糖体生物发生的主要机制、骨骼肌核糖体生物发生的上游调控机制以及运动诱导骨骼肌核糖体生物发生的机制。

1 资料和方法 Data and methods

1.1 资料来源资料来源于1999至2019年国内外公开发表关于运动、骨骼肌肥大和核糖体生物发生的相关研究。

1.2 检索方法

1.2.1 文献检索 检索CNKI、万方、PubMed等数据库，中文检索词为“运动，抗阻训练，骨骼肌肥大，蛋白质合成，核糖体生物发生”等；英文检索词为“exercise，resistance training，skeletal muscle hypertrophy，protein synthesis，ribosome biogenesis”等。

1.2.2 纳入标准 ①骨骼肌肥大与核糖体生物发生相关文献；②骨骼肌核糖体生物发生的信号调控相关文献；③运动对骨骼肌肥大核糖体生物发生机制影响的相关文献。

1.2.3 排除标准 与文章研究目的无关、重复性较高、研究质量较差的研究文献等。

1.3 质量评估严格按照入选标准进行筛选，最后纳入54篇文献进行分析。文献检索流程见图1。

图1 文献检索流程图

2 结果 Results

2.1 核糖体生物发生概述核糖体是细胞内蛋白质合成的分子机器，负责将mRNA翻译成蛋白质。哺乳动物核糖体(80S)是一个由2个亚基组成的核糖核蛋白复合物。大亚基(60S)包含3个(28S，5S和5.8S)核糖体RNA和47个核糖体蛋白(RPL)，小亚基(40S)包含1个(18S)核糖体RNA和33个核糖体蛋白。核糖体生物发生是一个高度复杂的过程，涉及核糖体的从头合成，是细胞必不可少的活动过程，主要包括3个关键步骤：①rDNA转录。rDNA在转录起始因子Ⅰ、选择性因子1和上游结合因子3个基本转录因子的作用下，经RNA聚合酶Ⅰ转录生成47S pre-rRNA。②新合成的47S pre-rRNA 加工。47S pre-rRNA经过特异性位点修饰(包括核糖甲基化、假核苷化、碱基甲基化和乙酰化)，加工产生成熟的18S，5.8S和28S核糖体RNA。③核糖体蛋白与各自核糖体亚基组装后的亚基成熟。各种核糖体蛋白由信使RNA(mRNA)编码，由RNA聚合酶Ⅱ转录。核糖体蛋白mRNA被转运出细胞核，并在细胞质中翻译成蛋白质。RNA聚合酶Ⅲ介导5S核糖体RNA和转移RNA的核质转录。核糖体蛋白和蛋白加工因子随后被输回核仁，以组装到大小亚基上。小亚基核糖体蛋白(RPS)组装到18S核糖体RNA支架上，大亚基核糖体蛋白组装到组合的28S，5S和5.8S核糖体RNA支架上。组装后的40S和60S亚基输出到细胞质中，它们结合各自的辅因子，导致形成80S核糖体，将mRNA的遗传编码序列翻译成蛋白质的多肽链。生物发生中的每一个步骤都受到细胞的严格调节，许多调节途径都集中在核糖体生物发生的第一步——rDNA转录上。

核糖体生物发生对于生物体或细胞的生存至关重要。无论酵母菌还是高等真核生物，核糖体生物发生与细胞生长和增殖密切相关，酵母和癌细胞中细胞的生长速率与核糖体生物发生水平高度相关[5]。虽然这一过程在酵母和真核生物中已经得到了广泛的证实[6]，但对于核糖体生物发生在多核细胞(例如骨骼肌)中的作用还有待于进一步阐述。

文章来源：《运动精品》 网址: http://www.ydjpzz.cn/qikandaodu/2021/0120/1000.html