Cell子刊：为何运动让人更有力量？这个基因是关键

来源丨中国生物技术网

随着年龄的增长，我们的体能将会愈发力不从心，导致这一现象的主要原因之一是与年龄相关的肌肉质量和力量的丧失。

众所周知，运动是拯救健康最有效的方式之一，能帮助我们改善线粒体生物学，以达到强身健体，预防多种慢性病的功效。运动后最直观的改善就是肌肉力量，而运动导致的一系列健康益处也都与肌肉力量得到强化有关。

此前已有研究发现定期进行肌肉强化活动可以增加或保持骨骼肌的力量，并与较低的非传染性疾病和死亡风险有关。世界卫生组织也已在最新发布的指南中建议每周进行2天以上的肌肉强化活动。

由于所有类型的运动都可以预防疾病和降低死亡风险，因此，科学家们认为可能存在一组核心的信号通路。此外，不同类型的运动如何在分子水平上产生促进健康的影响还是未知的。

2022年7月25日，墨尔本大学和哥本哈根大学的研究团队在 Cell 子刊 Cell Metabolism 上发表了题为：Phosphoproteomics of three exercise modalities identifies canonical signaling and C18ORF25 as an AMPK substrate regulating skeletal muscle function 的研究论文。

该研究发现了一种基因——C18ORF25，它是运动信号和肌肉功能的重要调节因子，该基因能够被各种类型的运动激活并促进肌肉力量。该研究为开发模拟运动益处的潜在疗法开辟了新的途径。

鉴于运动引起的肌肉质量和代谢功能的改善与预防疾病和增加寿命有关。因此，研究人员假设核心信号可能与肌肉功能适应性和运动带来的健康益处直接相关。

在这项新研究中，研究团队首先在人体受试者中进行交叉试验，然后对骨骼肌活检进行磷酸化蛋白组学分析，以比较三种不同类型运动（隔夜禁食后进行的急性耐力运动、短跑和抗阻运动）干预同一个体的信号网络。这种试验设计有利于分离三种运动恢复期间和之后3小时内特异性调节的磷酸化网络，这意味着研究人员可以直接在肌肉中监测个体对不同类型运动的反应，从而揭示出所有运动类型共同的核心传导信号。

研究人员发现，所有类型运动的肌糖原利用相似，但磷酸化蛋白质组学反应明显不同。一种从未被表征的蛋白质C18ORF25在所有类型的运动中都被磷酸化，它调节骨骼肌功能和运动能力，但不调节葡萄糖耐量或胰岛素敏感性。此外，C18ORF25被鉴定为是一种运动调节的AMP激活蛋白激酶（AMPK）底物。

众所周知，AMPK在能量代谢过程中发挥着重要的调节作用，对能量改变十分敏感。AMPK不仅在急性运动中调节多种代谢途径，同时也是耐力运动骨骼肌适应性反应的重要成分，可以改变肌肉能量的储量以及几种运动应答基因的表达。

随后，他们通过小鼠实验发现，通过激活C18ORF25基因，肌肉会变得更强壮，但不一定会变大；但当敲除C18ORF25后，小鼠的肌纤维减少、肌肉收缩力和运动能力降低，这与收缩蛋白和钙处理蛋白的磷酸化减少有关；而C18ORF25磷酸模拟物的表达逆转了肌肉力量的下降。

该论文的通讯作者、墨尔本大学肌肉研究中心的 Benjamin Parker 博士表示，确定这个基因将会影响我们如何应对健康老龄化、肌肉萎缩疾病，以及运动科学，甚至包括牲畜和肉类生产。因为肌肉功能是预测整体健康状况的最佳指标之一。

总的来说，该研究识别了三种运动类型之间调节的不同信号网络，并确定了人类骨骼肌中常见的磷酸位点，这可能是控制骨骼肌适应机制的基础；同时表明，C18ORF25是一种新的由运动调节的AMPK底物，对运动能力和骨骼肌功能至关重要。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cmet.2022.07.003

转自：生物世界

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