肌肉再生是一个涉及多个步骤的复杂生理学过程，该过程主要依赖于肌肉中的成体干细胞——肌肉干细胞（Muscle stem cells，MuSCs）。骨骼肌损伤后的再生过程受一系列转录因子和辅助因子的精密调控，协调控制MuSCs的激活、增殖、分化等相关基因的表达1-2。然而这些转录因子与转录辅因子如何协同调控肌肉再生，目前还尚不清楚。
2024年4月30日，复旦大学王纲教授团队在Cell Reports杂志在线发表了题为The Mediator Med23 controls a transcriptional switch for muscle stem cell proliferation and differentiation in muscle regeneration的研究论文。该研究通过小鼠体内外实验，发现Med23亚基缺失会使肌肉干细胞MuSCs增殖减缓并表现出预分化，从而导致肌肉再生能力减弱。
转录中介体（Mediator）作为最重要的转录辅因子之一，是位于转录因子和转录机器RNA聚合酶II之间的桥梁分子。Mediator的不同亚基能够与特定的转录因子结合，进而参与特定的生物学过程，如细胞分化、能量代谢等3。该团队之前的研究发现，Med23缺失会促进C2C12成肌细胞系的分化4，但Med23在体内MuSCs中是否有类似的作用，目前还不清楚。
为此，作者首先分析了不同状态下MuSCs中Med23的表达模式。发现Med23在静息态的MuSCs中低表达，而在激活和增殖期的MuSCs中高表达，之后Med23表达水平随着细胞分化又逐渐降低，上述结果表明Med23可能在MuSCs增殖期发挥功能。
为了进一步探究Med23在MuSCs中的功能，作者构建了MuSCs中条件性敲除Med23的小鼠模型，并利用心脏毒素（CTX）注射构建了小鼠肌肉损伤修复模型。通过该模型，作者发现Med23缺失会导致小鼠损伤后再生的肌肉质量减少，肌纤维横截面积和直径也减小，表明Med23缺失会导致小鼠肌肉再生能力减弱。作者进一步通过肌纤维和肌肉干细胞体外培养实验发现，Med23缺失并不影响MuSCs的维持和激活，但能够减弱了MuSCs的增殖速度并促进其提前分化，从而使肌肉再生减缓。
接下来，为了探究Med23缺失影响MuSCs增殖和分化的分子机制，作者对MuSCs进行RNA-seq分析，结果显示Med23缺失导致很多细胞周期相关基因表达下调，而肌肉细胞分化相关基因表达上调。通过进一步的生物信息学分析和分子实验，作者发现Med23缺失可以抑制TCF靶向的MuSCs增殖相关基因表达，而促进MRTF靶向的成肌分化相关基因表达。与此相一致的是，ChIP等实验结果表明Med23缺失减弱了ELK1和SRF在增殖基因启动子的结合，促进了MRTF-A和SRF在分化基因启动子的结合，从而抑制了MuSCs增殖并促进其分化。
总的来说，这项研究揭示了MED23亚基可以作为肌肉干细胞增殖和分化的分子开关，在MuSCs介导的肌肉再生中发挥重要功能，为进一步理解肌肉再生生物学的分子机制提供了有价值的见解。
复旦大学王纲课题组方熠博士为该论文的第一作者，王纲教授为通讯作者。同时，该工作得到了复旦大学余巍教授的大力支持。
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211124724005059?via%3Dihub