在Cell出版社名下《Cell Metabolism》雜志2007年一月期中，有一篇關(guān)于新型肌肉纖維的報道。在這篇文章中,，研究者們發(fā)現(xiàn)一個重要的分子開關(guān),，它可以促使肌體合成一種新型肌肉。另外,，他們還發(fā)現(xiàn)這種“IIX型纖維”武裝的動物將會跑得更為持久,，載荷能力也越強。“這項發(fā)現(xiàn)可能會被應用到新藥開發(fā),，借之改變肌肉的組成”,，研究者稱。這種治療將給患有肌肉萎縮癥的病人帶來新的福音,，幫助增強他們肌肉的物理強度和持續(xù)性,。
作為此項研究的負責人，來自哈佛大學醫(yī)學院的Bruce Spiegelman發(fā)現(xiàn)了在增強PGC-1â基因的活性后,，小鼠的骨骼肌會填滿IIX型肌肉纖維,，而這種類型的肌肉纖維在普通小鼠中所占的比例是相當少的。為了適合不同的運動,，肌肉的組成也會有所不同：為了適應慢而持久的運動,，I型、IIA型肌肉纖維是比較適合的,；為了適應快速而富有爆發(fā)性的運動,，IIB型肌肉纖維顯得更為適合，相應肌肉也有學者形象地稱為慢?。╯low twitch muscle）和快?。╢ast twitch muscle）。這種不同類型的肌肉纖維主要是依據(jù)肌球蛋白重鏈(Myosin Heavy Chain,，MHC)以及代謝能力進行劃分的,；代謝能力主要是由細胞中含有的產(chǎn)能線粒體數(shù)量來決定。肌球蛋白是馬達蛋白家族中同時具有“重”和“輕”氨基酸鏈的一類（請參見備注1）,。
Spiegelman介紹說哺乳動物中絕大多數(shù)肌肉是由快肌纖維（fast-twitch fiber）和慢肌纖維（slow-twitch fiber）共同組成的,，一些肌肉組織可能富含某一種類型的肌肉纖維。事實上,，除此之外,，成體骨骼肌中還有一種富含第四型MHC的IIX型肌肉纖維，但對于這種類型的肌肉纖維科學家們鮮有報道,。IIX型纖維似乎兼有快肌纖維和慢肌纖維兩種秉性：在氧化代謝方面與慢肌纖維相似,，在生物物理特性方面與快肌纖維相似。“值得一提的是,，它的氧化代謝(oxidative Metabolism)方式是至今為止最為有效的”,，Spiegelman說,。
“PGC-1â轉(zhuǎn)基因小鼠的肌肉在外表上看，比野生型小鼠顏色更顯血紅色”,，這是它們含有更多線粒體的外在表現(xiàn),，研究者報告稱。深入地研究之后,，研究者們發(fā)現(xiàn)這種肌肉的纖維組成中I型, IIA型, 和IIB型的MHC含量降低,，但IIX型的MHC含量是普通數(shù)值的五倍。他們發(fā)現(xiàn),，轉(zhuǎn)基因小鼠的肌肉纖維中幾乎100%包含有大量的IIX型MHC 的mRNA和蛋白質(zhì),，但這在普通小鼠中僅為15%-20%。PGC-1â同時還改變著肌肉細胞的代謝特征,，即誘導一些可以促使線粒體增殖的相關(guān)基因的表達,。有著更多IIX型肌肉纖維的PGC-1â轉(zhuǎn)基因小鼠，表現(xiàn)出更強的有氧運動能力,，研究者發(fā)現(xiàn),。它們可以竭盡全力跑上32.5分鐘，而同窩出生的普通小鼠則跑上26分鐘就筋疲力盡了,。
這些研究對治療一部分人類的肌肉以及神經(jīng)肌肉疾病有著重要的潛在應用價值,。“在有運動障礙的很多病癥中，如截癱（paraplegia）,、長期臥床(prolonged bed rest)和肌營養(yǎng)不良（muscular dystrophy）等,，氧代謝纖維（oxidative fiber）都較少，取而代之的是糖酵解纖維(glycolytic fiber),。這使得肌肉對于疲乏的抵抗力進一步被削弱。現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)PGC-1â是可以誘導氧代謝型IIX纖維的合成,，這會給我們調(diào)節(jié)疾病肌體,，甚至是健康肌體帶來新的選擇。” Spiegelman研究小組說,。
備注1：
馬達蛋白家族：
真核細胞含有三種主要的馬達蛋白家族:肌球蛋白,kinesins蛋白,動力蛋白,.在肌肉中的肌球蛋白,開始時被描繪成有它自己的作用基礎(chǔ),沿著肌纖蛋白的絲運動,肌肉肌球蛋白包括兩個拷貝,它們都有一個87kd分子團的重鏈,一個必需的輕鏈,和一個起調(diào)節(jié)作用的輕鏈.人類基因似乎能編碼超過40種截然不同的肌球蛋白,在肌肉收縮中有些功能和另一些參與不同種類的其他過程.kinesins蛋白在蛋白質(zhì),囊泡和沿微管的細胞器轉(zhuǎn)運中起作用,包括染色體分離,kinesins蛋白常包括兩個拷貝,一個是重鏈,一個是輕鏈,它的重鏈大約只有肌球蛋白長度的一半,人類基因至少能編碼40種kinesins蛋白.在一些真核細胞中,動力蛋白能驅(qū)動纖毛和鞭毛的運動,和其他作用蛋白相比,動力蛋白較大,有個大于500kd的分子團重鏈,人類基因似乎能編碼大約10種動力蛋白.
比較肌球蛋白,，kinesins和動力蛋白的氨基酸序列，并沒有出現(xiàn)這些蛋白質(zhì)家族之間有意義的關(guān)系,，但是,，在確定它們的三維結(jié)構(gòu)之后，肌球蛋白和kinesins家族的成員之間被發(fā)現(xiàn)有顯著的相似性,，特別是,，肌球蛋白和kinesins都包含同源的P-環(huán)NTP酶核心部位，這些在G蛋白中也存在,。動力蛋白重鏈的序列分析揭示出它是P-環(huán)NTP酶的AAA子家族的一個成員,，我們以前在19S 蛋白解體系統(tǒng)中遇到過該子家族，動力蛋白有6個序列編碼一個沿著它的長段排列的P-環(huán)NTP酶整環(huán)。從而,，可以利用有關(guān)G蛋白和其他P-環(huán)NTP酶的知識來分析這些馬達蛋白的運動機理,。
