The Role of Limch1 Alternative Splicing in Skeletal Muscle Function
Limch1 选择性剪接在骨骼肌功能中的作用
基本信息
- 批准号:10649476
- 负责人:
- 金额:$ 3.17万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-07-07 至 2025-01-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:Actin-Binding ProteinActinsAdultAffectAgeAgingAlternative SplicingAmino AcidsBindingBinding ProteinsBiological AssayBirthBody Weight ChangesCRISPR/Cas technologyCalciumCharacteristicsDefectDevelopmentDigitalis preparationDiseaseEpitopesEventExcisionExonsExtensorFatigueFellowshipFemaleFetal SkeletonFiberFractionationGenerationsGenesGenomic SegmentGoalsHand StrengthHistologicHomeostasisHumanImmunoprecipitationLabelMaintenanceMass Spectrum AnalysisMeasuresMediatingMessenger RNAMusMuscleMuscle DevelopmentMuscle WeaknessMuscle functionMuscular AtrophyMyopathyOrganellesOutcomePatternPhosphorylation SitePhysiologicalProcessPropertyProtein IsoformsProteinsRNA ProcessingRNA SplicingRecoveryRegulationRelaxationRoleSkeletal MuscleSoleus MuscleSpatial DistributionSpecificityStress FibersTestingTimeTissuescalponincell motilityconstitutive expressionfetalhydrophilicityin vivoinsightinterestmalemuscle agingmuscle formmuscle physiologypostnatalpostnatal developmentreduced muscle strengthtranscriptome
项目摘要
Project Summary
The goal of this project is to determine the functional consequences of developmentally regulated and conserved
LIM and calponin homology domain 1 (Limch1) alternative splicing in skeletal muscle. Postnatal muscle
development is a highly dynamic period associated with extensive transcriptome remodeling. A significant aspect
of this process is widespread changes in alternative splicing, required for adaptation of tissues to adult function.
The functional significance of many developmental and tissue specific alternative splicing transitions is unknown.
These splicing events have significant implications since reversion of adult mRNA isoforms to fetal isoforms is
observed in many skeletal muscle diseases. Limch1 is a putative actin-binding protein with LIM and calponin
homology domains and several protein isoforms of unknown significance, generated by alternative splicing. The
Limch1 gene expresses a ubiquitous protein isoform (uLimch1) in most tissues and a skeletal muscle specific
isoform that predominates in adult skeletal muscle (mLimch1). mLimch1 contains an additional internal and in
frame 454 amino acids encoded by six contiguous exons simultaneously included after birth. The developmental
regulation and tissue specificity of this splicing transition is conserved in mouse and human. However, the
significance of including these six exons of Limch1 in adult muscle is yet to be determined. To determine the
physiologically relevant functions of mLimch1 and uLimch1 isoforms, CRISPR-Cas9 was used to delete the
genomic segment containing the 6 alternatively spliced exons of Limch1 in vivo, thereby forcing the constitutive
expression of the predominantly fetal isoform, uLimch1 in adult skeletal muscle (HOM Limch1 6exKO).
Preliminary grip strength analysis showed that adult male and female mice from two independent homozygous
(HOM) Limch1 6exKO founder lines had significant muscle weakness in vivo while maximum force and rate of
relaxation is impacted ex vivo compared to wild-type (WT) age-matched controls. I will use the HOM Limch1
6exKO mice to determine the contribution of the muscle specific Limch1 isoform to skeletal muscle physiology
and function. In the first aim, I will conduct extensive analysis of the HOM Limch1 6exKO mice through grip
strength testing to determine extent of progression with aging, a thorough panel of ex vivo contractility assays to
identify the predominant mechanism affecting force generation and skeletal muscle calcium analysis to identify
the physiological defects resulting from removal of mLimch1, the Limch1 isoform normally present in adult
muscle. In the second aim, functional characteristics of Limch1 protein will be delineated through in vivo
localization studies and identification of interacting protein partners to determine the underlying mechanisms
leading to strength loss in HOM Limch1 6exKO mice. By investigating the functional, spatial, and protein binding
characteristics of mLimch1, the role of tissue specific regulation of Limch1 in skeletal muscle homeostasis will
be uncovered. The results obtained from these studies will contribute to our understanding of the significance of
RNA processing in skeletal muscle development and disease.
项目概要
该项目的目标是确定发育调节和保护的功能后果
骨骼肌中 LIM 和钙调蛋白同源域 1 (Limch1) 的选择性剪接。产后肌肉
发育是一个高度动态的时期,与广泛的转录组重塑相关。一个重要的方面
这一过程的关键是选择性剪接的广泛变化,这是组织适应成体功能所必需的。
许多发育和组织特异性选择性剪接转变的功能意义尚不清楚。
这些剪接事件具有重要意义,因为成人 mRNA 异构体向胎儿异构体的逆转是很容易的。
在许多骨骼肌疾病中观察到。 Limch1 是一种推定的肌动蛋白结合蛋白,具有 LIM 和钙调蛋白
同源结构域和几种意义不明的蛋白质亚型,由选择性剪接产生。这
Limch1 基因在大多数组织中表达普遍存在的蛋白质亚型 (uLimch1) 和骨骼肌特异性
在成人骨骼肌中占主导地位的亚型 (mLimch1)。 mLimch1 包含一个额外的内部和
框架 454 个氨基酸由出生后同时包含的六个连续外显子编码。发展性的
这种剪接转变的调节和组织特异性在小鼠和人类中是保守的。然而,
Limch1 的这 6 个外显子在成人肌肉中的重要性尚未确定。确定
mLimch1 和 uLimch1 亚型的生理相关功能,使用 CRISPR-Cas9 删除
体内含有 Limch1 的 6 个选择性剪接外显子的基因组片段,从而迫使组成型
主要胎儿亚型 uLimch1 在成人骨骼肌中的表达 (HOM Limch1 6exKO)。
初步握力分析显示,成年雄性和雌性小鼠来自两个独立的纯合子
(HOM) Limch1 6exKO 创始人系在体内具有显着的肌肉无力,而最大力和速率
与年龄匹配的野生型(WT)对照相比,放松受到离体影响。我将使用 HOM Limch1
6exKO 小鼠确定肌肉特异性 Limch1 亚型对骨骼肌生理学的贡献
和功能。在第一个目标中,我将通过握力对 HOM Limch1 6exKO 小鼠进行广泛分析
力量测试以确定衰老进展的程度,一系列全面的离体收缩性测定
确定影响力产生的主要机制和骨骼肌钙分析以确定
去除 mLimch1(通常存在于成人中的 Limch1 亚型)导致的生理缺陷
肌肉。第二个目标是通过体内研究描绘Limch1蛋白的功能特征。
定位研究和识别相互作用的蛋白质伙伴以确定潜在的机制
导致 HOM Limch1 6exKO 小鼠力量丧失。通过研究功能、空间和蛋白质结合
mLimch1 的特征,Limch1 的组织特异性调节在骨骼肌稳态中的作用将
被发现。从这些研究中获得的结果将有助于我们理解
骨骼肌发育和疾病中的 RNA 加工。
项目成果
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