结构生物化学/细胞信号通路/骨骼肌重塑
细胞信号通路对于骨骼肌重塑至关重要。骨骼肌由不同的肌纤维(肌纤维)组成,它们在代谢功能上有所不同。主要有四种类型的肌纤维:I型、IIa型、IId/x型和IIb型。I型和IIa型专门用于氧化代谢,而IId/x型和IIb型专门用于糖酵解。这些骨骼肌可以根据信号进行重塑,主要取决于人体中的钙浓度,以及各种转录因子。肌肉可以通过改变肌纤维组成来进行重塑,例如,根据运动的频率,肌纤维中包含更多I型或更多IIb型。如果一个人经常锻炼,他的骨骼肌中将包含更多I型肌纤维,这将提高人体的整体氧化代谢。这反过来又会以多种方式使人更健康,主要是预防身体疾病,如糖尿病、肌肉营养不良等。当某些信号通路被激活或抑制时,这些肌纤维可以发生转变。
钙调磷酸酶是负责肌纤维转变的主要组成部分之一。钙调磷酸酶是一种蛋白质磷酸酶,它能促进肌肉特异性基因的表达。钙调磷酸酶被肌细胞增强因子2(MEF2)激活,MEF2是一种转录因子,可以识别富含腺嘌呤-胸腺嘧啶核苷酸的DNA序列。还有一种II类HDAC(组蛋白脱乙酰基酶)控制着MEF2的活性。当II类HDAC与MEF2结合时,MEF2会被抑制,因此它无法激活肌肉特异性基因。为了防止HDAC抑制MEF2,HDAC激酶被激活,它磷酸化II类HDAC,从而向它发出信号/信息离开细胞核,使MEF2不被抑制。
如果一个人经常运动
IIb型 --> IId/x型 --> IIa型 --> I型
如果一个人完全不运动,肌纤维转变将逆转
I型 --> IIa型 --> IId/x型 --> IIb型
I型肌纤维
-维持高细胞内钙浓度(~100-300nM) -维持姿势 -氧化代谢
IIb型肌纤维
-维持低钙浓度(小于50NM) -快肌纤维 -快速动作和力量相关 -糖酵解
Bassel-Duby, Rhonda and Olson, Eric N., 骨骼肌重塑中的信号通路,2006年,http://www.annualreviews.org/doi/full/10.1146/annurev.biochem.75.103004.142622