結構生物化學/細胞訊號通路/骨骼肌重塑
細胞訊號通路對於骨骼肌重塑至關重要。骨骼肌由不同的肌纖維(肌纖維)組成,它們在代謝功能上有所不同。主要有四種類型的肌纖維:I型、IIa型、IId/x型和IIb型。I型和IIa型專門用於氧化代謝,而IId/x型和IIb型專門用於糖酵解。這些骨骼肌可以根據訊號進行重塑,主要取決於人體中的鈣濃度,以及各種轉錄因子。肌肉可以透過改變肌纖維組成來進行重塑,例如,根據運動的頻率,肌纖維中包含更多I型或更多IIb型。如果一個人經常鍛鍊,他的骨骼肌中將包含更多I型肌纖維,這將提高人體的整體氧化代謝。這反過來又會以多種方式使人更健康,主要是預防身體疾病,如糖尿病、肌肉營養不良等。當某些訊號通路被啟用或抑制時,這些肌纖維可以發生轉變。
鈣調磷酸酶是負責肌纖維轉變的主要組成部分之一。鈣調磷酸酶是一種蛋白質磷酸酶,它能促進肌肉特異性基因的表達。鈣調磷酸酶被肌細胞增強因子2(MEF2)啟用,MEF2是一種轉錄因子,可以識別富含腺嘌呤-胸腺嘧啶核苷酸的DNA序列。還有一種II類HDAC(組蛋白脫乙醯基酶)控制著MEF2的活性。當II類HDAC與MEF2結合時,MEF2會被抑制,因此它無法啟用肌肉特異性基因。為了防止HDAC抑制MEF2,HDAC激酶被啟用,它磷酸化II類HDAC,從而向它發出訊號/資訊離開細胞核,使MEF2不被抑制。
如果一個人經常運動
IIb型 --> IId/x型 --> IIa型 --> I型
如果一個人完全不運動,肌纖維轉變將逆轉
I型 --> IIa型 --> IId/x型 --> IIb型
I型肌纖維
-維持高細胞內鈣濃度(~100-300nM) -維持姿勢 -氧化代謝
IIb型肌纖維
-維持低鈣濃度(小於50NM) -快肌纖維 -快速動作和力量相關 -糖酵解
Bassel-Duby, Rhonda and Olson, Eric N., 骨骼肌重塑中的訊號通路,2006年,http://www.annualreviews.org/doi/full/10.1146/annurev.biochem.75.103004.142622