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RUNX1通过PI3K/AKT/mTOR信号通路调控肌肉肥大

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该研究利用单核RNA测序技术揭示了肉鸡胸肌发育过程中的卫星细胞异质性，并发现新亚群Runx1+卫星细胞。通过功能实验，研究证实RUNX1可激活PI3K/AKT/mTOR信号通路，促进肌管肥大，为禽类肌肉发育与肉品产量提升提供了潜在分子靶点。

 

文献概述

本文《Single‐nucleus RNA sequencing reveals RUNX1 regulation of muscle hypertrophy through PI3K/AKT/mTOR pathway》，发表于《iMeta》杂志，回顾并总结了肉鸡胸肌发育过程中卫星细胞的异质性及其在肌肉肥大中的作用机制。研究利用单核RNA测序技术构建胸肌发育阶段特异性转录图谱，识别出一个未被表征的Runx1+卫星细胞亚群，并进一步通过功能实验揭示RUNX1对肌肉肥大的调控作用，特别是在激活PI3K/AKT/mTOR信号通路方面。整段通顺、有逻辑，结尾用中文句号。

背景知识

肌肉发育与再生主要由卫星细胞调控，其异质性决定了肌肉组织在不同生理或病理状态下的功能复杂性。Runx1作为RUNX家族转录因子之一，已被报道在肌肉损伤中与MyoD和c-Jun协同调控肌生成基因表达，并在急性肌肉肥大中富集。然而，其在禽类肌肉发育中的具体作用机制尚不完全清楚。PI3K/AKT/mTOR信号通路是调控蛋白质合成和肌肉肥大的核心通路，因此本研究旨在解析Runx1在肉鸡胸肌发育中的表达模式及其对肥大调控的机制，为禽类肌肉发育与产量提升提供新的分子策略。整段通顺、有逻辑，结尾用中文句号。

 

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研究方法与实验

研究者在肉鸡出生后第2天（D2）和第42天（D42）采集胸肌组织，进行单核RNA测序（snRNA-seq），共获得15,455个核和48,737个基因的高质量数据。通过主成分分析和t-SNE降维聚类，识别出19个细胞簇，并进一步注释8类主要细胞类型，包括卫星细胞、成肌细胞、脂肪-血管祖细胞等。研究者进一步聚焦于肌源性细胞，重新聚类后发现两个已知的卫星细胞亚群及一个新发现的Runx1+卫星细胞亚群。随后，通过伪时间轨迹分析揭示肌源性细胞的分化层级，并结合免疫荧光验证该亚群的特异性。在体外实验中，研究者构建Runx1敲除和过表达模型，检测其对蛋白合成、肌管融合指数及泛素连接酶表达的影响。

关键结论与观点

• Runx1+卫星细胞亚群在胸肌发育后期（D42）显著存在，且与已知卫星细胞亚群转录程序不同，具有增强的糖酵解和内质网相关基因表达。
• RUNX1蛋白在肌源细胞分化过程中经历蛋白酶体降解，Runx1在mRNA水平于分化的第4天显著上调，与肌管肥大相关。
• Runx1敲除导致肌管蛋白合成减少、融合指数下降，同时上调肌肉特异性E3泛素连接酶（MAFbx和MuRF1）表达。
• RUNX1通过调控Pik3r1转录激活PI3K/AKT/mTOR通路，促进肌管肥大，为肌肉发育提供新的分子机制。

研究意义与展望

本研究首次在肉鸡模型中揭示了Runx1在肌肉发育中的关键作用，为禽类肌肉产量提升和肌肉萎缩干预提供了潜在靶点。未来研究需进一步解析RUNX1与Pik3r1启动子的相互作用机制，并利用动物模型验证该通路在体内的生理相关性，为农业动物基因编辑与遗传改良提供理论支持。

 

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结语

综上，本研究通过单核转录组分析，鉴定出肉鸡胸肌发育中一个具有独特代谢特征的卫星细胞亚群，即Runx1+卫星细胞。其表达模式与肌肉肥大密切相关，并通过调控PI3K/AKT/mTOR通路影响蛋白合成与肌肉生长。这一发现不仅拓展了卫星细胞异质性的分子基础，也为禽类肌肉产量提升及肌肉萎缩相关疾病的干预提供了新的研究方向。

 

Chenxu Wang, Junjie Ma, Yibin Wang, Qihang Hou, and Xiaojun Yang. Single‐nucleus RNA sequencing reveals RUNX1 regulation of muscle hypertrophy through PI3K/AKT/mTOR pathway. iMeta.