熊琪　李晓锋　索效军　张年　陶虎　刘洋　陈明新

摘要：5′肌醇磷酸酶（Skeletal muscle and kidney enriched inositol polyphosphate phosphatase，SKIP）基因多物种的QTL定位表明，SKIP是影响骨骼肌发育的候选基因，其在骨骼肌里面的表达由成肌转录因子MyoD所调控。SKIP在成肌分化过程中发挥着重要的负调控作用，其作用机制主要依赖于水解磷脂酰肌醇三磷酸PI（3，4，5）P3的酶活性及对PI3K-AKT信号通路的负调控。因此，对SKIP影响骨髓肌纤维发育进行了简要综述。

关键词：SKIP；QTL；PI3K-AKT；肌纤维发育

中图分类号：Q445 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）24-6127-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.24.005

Abstract： The QTL locations of SKIP gene in many species indicated that SKIP is a candidate gene of skeletal muscle development. The expression of SKIP in skeletal muscle is controlled by the transcription factor MyoD. SKIP plays a negative role in myoblast differentiating. The mechanism mainly dependents on its activity to hydrolyze PI（3，4，5）P3 and its negative role in the PI3K-Akt pathway.Therefore，SKIP on skeletal muscle development is reviewed.

Key words： SKIP；QTL；PI3K-AKT；muscle fiber development

1 SKIP的发现

2000年，Ijuin等[1]首先发现并分离了人的一个新肌醇磷酸酶（Skeletal muscle and kidney enriched inositol polyphosphate phosphatase，SKIP），存在3个可变性剪接体，剪接体2相比剪接体1多出230 bp的外显子序列，剪接体3的C端非编码区有937 bp序列缺失（图1A），因而SKIP的分子质量有51 ku和43 ku两种大小（图1B）。SKIP具有肌醇多磷酸5-磷酸酶典型的2个保守结构域，C端SKICH结构域介导SKIP的转移[2]。该肌醇磷酸酶在各组织中广泛表达，在心脏、骨骼肌和肾脏中高表达，故SKIP也称骨骼肌和肾脏高表达的肌醇磷酸酶。

2 SKIP的5′肌醇磷酸酶活性

Schmid等[3]发现SKIP能水解磷脂酰肌醇磷酸PI（3，4，5）P3、PI（4，5）P2以及肌醇磷酸I（1，4，5）P3、I（1，3，4，5）P4第5位的磷酸。PI（3，4，5）P3作为细胞内一种重要的第二信使，在PI3K-AKT信号通路中的作用十分关键。在多种类型的细胞中，SKIP通过水解PI3K的下游信号分子PI（3，4，5）P3的5位磷酸，负调控PI3K-Akt信号，如在CHO、L6、C2C12等胰岛素敏感细胞内，细胞内源SKIP表达的抑制可显著提高胰岛素介导的PI3K-Akt活性，促进葡萄糖载体GLUT4的转移和葡萄糖的吸收效率[4]。在静息细胞中，SKIP分布于核周内质网；在胰岛素、IGFs等细胞因子作用转移至细胞膜外；在脚手架蛋白Pak1支撑下，与磷脂酰肌醇PI（3，4，5）P3的效应物（Akt2、PDK1及Rac1）结合形成蛋白复合物，水解PI（3，4，5）P3并使效应物失活[2，5]。

PI（4，5）P2是调节肌动蛋白聚合的信号分子[6]。研究表明，SKIP水解细胞中PI（4，5）P2的能力与水解胰岛素介导的PI（3，4，5）P3的能力相同[4]，相比水解PI（1，4，5）P3的能力提高6倍。肌动蛋白应力纤维在SKIP聚集处消失的研究证实SKIP通过水解PI（4，5）P2参与细胞骨架的重排[1]。

3 SKIP基因的QTL定位

人类SKIP基因定位于17号染色体短臂p13.3上。SKIP与相邻基因综合症有关，如米-迪综合征（无脑回畸形）是由17p13.3上400 kb区域内8个基因（PRP8，RILP， SREC， PITPNa， SKIP， MYO1C， CRK，and 14-3-3ζ）的杂合缺失引起[7]；17p13.3区域等位基因的丢失会导致乳房、卵巢和神经的恶性肿瘤[8-10]。猪、牛、羊等经济动物基因组内SKIP基因则多影响生产性状的QTL，如猪SKIP基因定位在12号染色体长臂q1.3上，其所在位置存在影响第10肋骨背膘厚、胴体长[11]。肌纤维数目[12]和大腿重[13]的QTL区域。相关研究也表明SKIP基因的多态位点可显著影响大白猪×梅山猪F2代群体的背最长肌高度、皮率、骨率、至第一颈椎胴体长、至第一肋胸胴体长、内脂率等多项胴体性状[14]。牛的SKIP同源基因定位于19号染色体长臂q1.3上，其所在位置存在影响犊牛出生重[15]的QTL区域。绵羊SKIP基因定位于11号染色体长臂q1.5-1.6，这段区域存在影响体重、胴体重以及体内脂肪量[16]的QTL区域。

4 SKIP在骨骼肌细胞中的表达调控

Xiong等[17]研究发现SKIP启动子区域存在多物种保守的MyoD结合位点。该位点的缺失或定点突变都导致肌源细胞中SKIP转录水平下降，MyoD干扰试验也证明SKIP在肌源细胞中的表达活性依赖于MyoD的转录调控。该结果得到了日本神户医学研究所Tadaomi Takenawa团队的证实，研究还发现SKIP从24 h开始表达上调，48 h达到峰值，且SKIP以MyoD依赖的方式表达上调[5]。这也解释了SKIP在骨骼肌中高表达的原因，即肌肉组织中高表达的转录因子MyoD可能通过结合在SKIP 5′调控区的MyoD结合元件上增强其在骨骼肌中的转录。endprint

5 SKIP影响肌纤维发育的可能机制

研究表明肌肉特异性基因SKIP与肌纤维发育密切相关。SKIP基因杂合突变小鼠的比目鱼肌和股四头肌的重量显著提高[18]。猪、牛、羊等经济动物基因组内该基因的分布影响肌纤维发育的QTL，如猪肌纤维数目和大腿重、背最长肌高度以及犊牛出生重、绵羊胴体重等。尽管SKIP作为影响肌纤维发育的候选基因其作用机制仍有待阐明，SKIP可能通过以下机制调控肌纤维发育。

1）SKIP通过介导肌管中PI3K-Akt-mTOR的蛋白质合成信号，参与调控肌纤维的肥大过程。PI3K-Akt-mTOR信号可以通过增加特异性mRNA的翻译控制蛋白质合成，是调控骨骼肌纤维肥大的重要信号通路。研究发现SKIP可抑制CHO细胞中的PI3K-Akt信号以及蛋白合成信号关键蛋白mTOR的下游靶蛋白p70S6活性[4]。在肌管细胞中，SKIP同样也表现出了对PI3K-Akt信号的负调节作用[19]，需要进一步证实的是在肌纤维形成过程中SKIP对mTOR及下游靶蛋白p70S6活性的影响。

2）SKIP通过介导成肌细胞的骨架重排，参与肌纤维的形成。当肌细胞开始分化，经历细胞迁移、细胞融合和肌动蛋白细胞骨架重排等细胞形态学和动力学上的改变。作为PI3激酶的下游信号分子，PI（3，4，5）P3能促进肌动蛋白丝的结构组装[20]。借助分子伴侣SODD[21]，SKIP水解底物PI（3，4，5）P3来调控肌动蛋白丝结构组装，调节细胞骨架的重排[20]；或SKIP通过PI（4，5）P2影响肌动蛋白应力纤维的聚集[1]，调控成肌细胞的融合。

3）SKIP通过抑制IGF2的表达负调控成肌分化，影响肌纤维数目，由骨骼肌源细胞的成肌分化所控制[22]。饥饿时，小鼠成肌细胞内的SKIP通过抑制自分泌促分化因子IGF2的表达负调控PI3K-AKT信号介导的成肌分化[5]。IGF2的下游信号Akt在促进成肌分化的许多环节中起作用，可调节细胞周期中G1→S期的进展[23]，控制着分化早期myogenin的表达，肌管的成熟[24]等。有研究表明抑制SKIP基因的表达使融入肌管的细胞核增多，肌管形成加速[5]。因此SKIP控制着成肌分化的进度，是影响肌纤维数目的关键基因。

6 展望

在成肌细胞分化过程中，SKIP从24 h开始才表达上调。相对于分化12 h内表达上调的肌肉特异性基因，SKIP属于晚期上调基因。某些磷酸酶的晚期表达能重塑细胞信号网络[25]。因此，SKIP基因上调表达很可能是MyoD对成肌分化进行自我控制的方式。而像这类成肌分化晚期表达基因的转录调控模式也需要进一步探究，这是控制骨骼肌细胞成肌分化的关键机制。

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