Geny kontrolujące „kaloryfer” na brzuchu
W miarę adaptacji mięśnia do ćwiczeń, sieci genów wykazują ekspresję czynników, które zmieniają mięśnie, pozwalając im sprostać zadaniu - np. pod względem zwiększonej zdolności wykorzystania tlenu oraz proteolizy lub produkcji białek. W ramach projektu MUSC ADAP XRCS (Mechanisms of skeletal muscle adaptation to exercise and their implications in health and disease) przyjrzano się rodzinie koaktywatorów transkrypcji koaktywatora-1 gamma receptorów aktywowanych przez proliferatory peroksysomów (PGC-1). Znakomitym przykładem jest PGC-1α4, powstający pod wpływem treningu wytrzymałościowego, takiego jak podnoszenie ciężarów, który reguluje wzrost masy mięśni szkieletowych. Myszy z podwyższonym poziomem PGC-1α4 wykazują zwiększony rozmiar mięśni oraz siłę i odporność na zanik mięśni w wyniku nieużywania. Zespół odkrył jako pierwszy, że podwyższony na skutek ćwiczeń fizycznych poziom PGC-1α1 w mięśniach szkieletowych chroni przed depresją wywołaną stresem, poprzez aktywację enzymów, które przeobrażają molekularnego winowajcę, kinureninę. W nowej postaci, cząsteczka nie może przekroczyć bariery krew-mózg i oddziaływać na neurony obecne w mózgu. Badania ujawniły, że różnice w fizjologii mięśni, obserwowane dla poszczególnych wariantów PGC-1α mogą wynikać z transkrypcji alternatywnych przekaźnikowych RNA tego samego genu. Fakt ten wzbogaca przekaz o kolejny wymiar - zmiany adaptacyjne w mięśniach mogą wynikać nie tylko z różnicy w poziomie ekspresji genów, lecz także z odmiennych transkrypcji tego samego genu. Wraz z innym laboratorium, zespół MUSC ADAP XRCS zidentyfikował również cząstki wiążące się z poszczególnymi wariantami PGC-1α. W ramach projektu, uzyskano również szczepy myszy ze swoistymi wariantami PGC-1α2 i PGC-1α3. Zweryfikowano pozyskane linie myszy, sporządzana jest ich charakterystyka. Zmiany obserwowane w mięśniach podlegają koordynacji, co sugeruje, że muszą istnieć powszechne ścieżki regulacyjne. Aby zidentyfikować nowe ścieżki molekularne, badacze przeanalizowali atrofię i hipertrofię w tej samej tylnej łapie myszy. Wytypowano kilka genów, potencjalnie odpowiedzialnych za regulację masy i funkcji mięśni. Obecnie trwają dalsze prace. Wyniki uzyskane w ramach projektu MUSC ADAP XRCS mogą wywrzeć dalekosiężne skutki. Istnieje wysokie prawdopodobieństwo, że z koaktywatora PGC-1α4 można uzyskać lek przeciwko zanikowi mięśni wskutek choroby lub braku aktywności. Ponieważ wytrenowane mięśnie poprawiają zdrowie psychiczne, na horyzoncie może się pojawić nowa generacja antydepresantów, oddziałujących na mięśnie, a nie mózg.
