骨骼肌由多個單核成肌細胞融合而成，并受成肌細胞增殖和分化影響。作為大多數(shù)生物過程執(zhí)行者的蛋白質，對其調控因子和機制的研究，成為理解骨骼肌發(fā)育的重要基礎。常見的蛋白質組學研究方法如聚丙烯酰胺凝膠電泳、質譜分析技術、無標記蛋白質組學技術等，在成本、分辨率和靈敏度上都有一定局限性。與其相比，蛋白質芯片和抗體芯片技術，利用抗體陣列結合和識別生物樣本中大量待測蛋白質，不僅具有高靈敏度和高特異性的特點，還可以大大減少樣本的消耗，為蛋白質組學分析提供了高通量的技術手段。
 
家禽中的雞作為肌肉研究的理想模式生物，其相關的抗體陣列十分有限。因此，有必要建立高通量的雞肌肉抗體陣列，對骨骼肌的生長發(fā)育進行探索。已有研究表明，能量代謝包括物質代謝和能量產生，兩者相互協(xié)調可影響骨骼肌的生長。其中線粒體復合物可抑制肌管形成和肌細胞生成素表達，而糖酵解代謝產物乳酸可以重塑細胞代謝譜，促進成肌細胞增殖和分化，但是目前能量調節(jié)對骨骼肌的具體調節(jié)機制還不清楚。

文章題目為“Chicken muscle antibody array reveals the regulations of LDHA on myoblast differentiation through energy metabolism”于2023年10月發(fā)表在International Journal of Biological Macromolecules雜志，作者來自于廣東省農用動物基因組學與分子育種重點實驗室和農業(yè)部雞遺傳育種與繁殖重點實驗室。
 
在這項研究中，作者開發(fā)并使用了由5263種單抗組成的雞肌肉蛋白抗體微陣列，對雞原代骨骼肌母細胞的增殖和分化進行研究。首先從小鼠腹水中收集純化的蛋白免疫抗體，使用英國ArrayJet公司的微陣列生物芯片點樣儀Marathon（新型號M100）點印在硝化纖維素膜包被的玻璃片上，每個樣品10nl。隨后用生物素標記蛋白樣品混合物（提取自成肌細胞和肌小管）對蛋白芯片進行孵育，完成后用鏈霉親和素進行雜交，最后使用熒光芯片掃描儀檢測Cy3熒光信號。其中(熒光信號強度-背景)/背景信號>2.5的陣列點被定義為陽性點（見圖1）。
 
蛋白芯片篩選結果發(fā)現(xiàn)：在糖酵解過程中起重要作用的乳酸脫氫酶(LDHA)，在成肌細胞增殖到分化過程中顯著上調。因此，作者對LDHA在肌肉形成中的能量代謝調節(jié)作用進行了進一步的研究和驗證。研究表明，LDHA可促進糖酵解和三羧酸（TCA）循環(huán)，通過增強檸檬酸（NADH）循環(huán)抑制電子傳遞鏈（ETC）氧化磷酸化，進而提供促進成肌細胞分化的中間代謝物。此外，LDHA也促進了糖酵解過程中Akt磷酸化，激活PI3K-Akt通路誘導肌細胞分化。因此作者發(fā)現(xiàn)了LDHA在調節(jié)骨骼肌生成中的新機制，即通過調節(jié)細胞輔酶Ⅰ（NAD+）水平進而影響成肌細胞分化和線粒體功能。

 圖1：雞肌肉抗體陣列的構建

（A）雞肌肉抗體陣列構建工作流程概述.（B）部分樣品的SDS-PAGE蛋白豐度分析，銀染顯色(左)，用Image J分析每個樣品每個條帶的蛋白豐度(右)，所有單條帶的豐度值不超過每個蛋白總豐度值的30%。Lane1 -9代表:100日齡興化雞(XH)骨骼肌，100日齡隱性白普利茅斯巖雞骨骼肌，1日齡XH骨骼肌，18胚齡XH骨骼肌.（C）3只免疫小鼠的血清抗體采用SDS-PAGE和銀染進行分析，結果顯示小鼠1具有最強的免疫應答和最高的抗體多樣性。Lane1-3表示小鼠1血清分別稀釋1000倍、2000倍、5000倍；Lane 5-7表示:小鼠2血清分別稀釋1000倍、2000倍、5000倍；Lane9-11表示:小鼠3血清分別稀釋1000倍、2000倍、5000倍.（D）ELISA評估三種免疫小鼠的血清抗體效價.（E）Elisa對隨機選取的188株細胞株上清液進行價態(tài)測定.

作者通過針對家雞肌肉的蛋白抗體陣列，對成肌細胞肌發(fā)生過程中涉及的蛋白譜進行生物信息學分析，發(fā)現(xiàn)了能量代謝在增殖到分化的轉變中的關鍵作用。能量代謝相關蛋白LDHA進一步被證實通過調節(jié)骨骼肌的糖酵解和線粒體能量代謝過程，影響成肌細胞的增殖和分化。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.127629。
 
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