Wetenschappers aan de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill hebben ontdekt twee genen die essentieel zijn voor de goede ontwikkeling van de spier.
Hun bevindingen zijn in de nieuwste online editie van het tijdschrift Nature Genetics.
De genen behoren tot een recent ontdekte groep van genen waarvan bekend is als microRNA (miRNAs), die voor het eerst werden ontdekt in wormen 12 jaar geleden. Pas in de laatste paar jaar zijn ze erkend als essentieel gen toezichthouders in tal van meercellige organismen, inclusief de mens.
"Onze interesse is in het begrijpen, op het niveau van genexpressie, hoe spiercellen te ontwikkelen," zei Dr Da-Zhi Wang, de senior en de overeenkomstige auteur van de studie. Wang is een assistent-professor in cel-en ontwikkelingsbiologie in de School of Medicine en een lid van zowel de Carolina Cardiovascular Biology Center en de UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center.
"Als microRNA's worden steeds meer geaccepteerd als globale regulatoren van de genexpressie, we de vraag of ze konden worden betrokken bij de ontwikkeling van de spieren", zei hij.
Spierweefsel wordt gegenereerd wanneer myoblasten, of pre-spiercellen, stop prolifererende en in plaats daarvan ondergaan onomkeerbare veranderingen (differentiatie) die ervoor zorgen dat ze worden myotubes, of volwassen spiercellen.
Wang's groep bestudeerde twee miRNAs - miR-1 en miR-133 - gevonden uitsluitend in spiercellen. Omdat hun genen zo dicht bij elkaar gelegen, zijn miR-1 en miR-133 altijd samen uitgedrukt, maar ze uit te voeren tegengestelde taken.
"Dit is het eerste geval is dat twee miRNAs zijn co-expressie samen, maar een andere functie", zegt Wang.
De twee miRNAs beschreven in de UNC-onderzoek zijn instrumenteel bij het bepalen of myoblasten vermeerderen of te differentiëren. Uit het onderzoek blijkt dat verhogen van de hoeveelheid miR-1 veroorzaakt myoblasten om te differentiëren in volwassen spiercellen, maar verhinderd hun proliferatie. Integendeel, het verhogen van de hoeveelheid van miR-133 de oorzaak van de myoblasten om nog meer woekeren, maar voorkomen dat ze ondergaan differentiatie.
Vergelijkbare experimenten in de ontwikkeling van kikker embryo's uitgevoerd bevestigd vinden. Het verhogen van miR-1 veroorzaakt meer spierweefsel en minder algemene myoblasten, terwijl het verhogen van miR-133 geleid tot meer myoblasten maar minder spier het algemeen in de kikker embryo.
"Dat was nogal een verrassing voor veel mensen, omdat die twee miRNAs zijn beide even uitgedrukt als spieren differentiëren, zodat we ervan uitgegaan dat zij waarschijnlijk spiercellen te duwen in dezelfde richting. Maar na het analyseren van hen, vonden we ze hebben tegenstrijdige rollen," zegt Wang.
Precies hoe ver het bereiken van hun effect is op diverse biologische processen blijft onduidelijk.
Zoals met alle RNA-moleculen, worden miRNAs gekopieerd uit genen in het DNA van een cel. Overwegende dat de typische RNA-moleculen bevatten duizenden ribonucleotidebasen - afgekort als "A's", "U's", "G's" en "C's" - miRNAs zijn slechts 22 basen lang.