د مایوسین درنې زنځیر هاخوا د انسان د کنکال د عضلاتو فایبرونو متجانسیت

د nature.com د لیدنې لپاره مننه. هغه براوزر نسخه چې تاسو یې کاروئ محدود CSS ملاتړ لري. د غوره تجربې لپاره، موږ د براوزر وروستۍ نسخه کارولو سپارښتنه کوو (یا په انټرنیټ اکسپلورر کې د مطابقت حالت غیر فعال کړئ). سربیره پردې، د دوامداره ملاتړ ډاډ ترلاسه کولو لپاره، دا سایټ به د سټایلونو او جاواسکریپټ څخه پاک وي.
د اسکلیټل عضلات یو متفاوت نسج دی چې په عمده توګه د مایو فایبریلونو څخه جوړ شوی، کوم چې په انسانانو کې معمولا په دریو ډولونو ویشل کیږي: یو "ورو" (ډول 1) او دوه "ګړندی" (ډول 2A او 2X). په هرصورت، د دودیزو مایو فایبریل ډولونو ترمنځ او دننه متفاوتیت په سمه توګه نه پوهیږي. موږ په ترتیب سره د انسان ویسټس لیټرالیس څخه د 1050 او 1038 انفرادي مایو فایبریلونو لپاره ټرانسکرپټومیک او پروټومیک طریقې پلي کړې. په پروټومیک مطالعه کې نارینه شامل وو، او ټرانسکرپټومیک مطالعه کې 10 نارینه او 2 میرمنې شاملې وې. د مایوسین درنې زنځیر ایزوفارمونو سربیره، موږ میټابولیک پروټینونه، ریبوسومل پروټینونه، او د حجروي جنکشن پروټینونه د څو اړخیز انټرمایو فایبریل تغیر سرچینې په توګه پیژندلي. سربیره پردې، د ورو او ګړندي فایبرونو د کلسترونو پیژندلو سره سره، زموږ معلومات وړاندیز کوي چې د 2X ډول فایبرونه د نورو ګړندي ټویچ فایبرونو څخه په فینوټایپیک ډول توپیر نلري. سربېره پردې، د مایوسین درنې زنځیر پر بنسټ طبقه بندي د نیمالین میوپیتي کې د میوفایبر فینوټایپ تشریح کولو لپاره کافي نه ده. په ټولیز ډول، زموږ معلومات د څو اړخیزه میوفایبر متفاوتیت وړاندیز کوي، د توپیر سرچینې د مایوسین درنې زنځیر اسوفارمونو هاخوا غځیږي.
حجروي هیتروجنیت د ټولو بیولوژیکي سیسټمونو یوه ذاتي ځانګړتیا ده، چې حجرو ته اجازه ورکوي چې د نسجونو او حجرو مختلف اړتیاوې پوره کولو لپاره تخصص ولري. 1 د کنکال د عضلاتو فایبر هیتروجنیت دودیز نظر دا دی چې د موټرو نیورونونه د موټرو واحد دننه د فایبر ډول تعریفوي، او دا فایبر ډول (د بیلګې په توګه، ډول 1، ډول 2A، او ډول 2X په انسانانو کې) د مایوسین درنې زنځیر (MYH) isoforms ځانګړتیاو لخوا ټاکل کیږي. 2 دا په پیل کې د دوی د pH ATPase بې ثباتۍ، 3،4 او وروسته د MYH د مالیکولر اظهار پراساس و. 5 په هرصورت، د "مخلوط" فایبرونو پیژندلو او وروسته منلو سره چې په مختلفو تناسبونو کې ډیری MYHs سره یوځای څرګندوي، د کنکال د عضلاتو فایبرونه په زیاتیدونکي توګه د جلا فایبر ډولونو پرځای د دوام په توګه لیدل کیږي. 6 سره له دې، ساحه لاهم د مایو فایبر طبقه بندي لپاره د لومړني طبقه بندي کونکي په توګه په MYH باندې خورا تکیه کوي، یو نظر چې احتمال لري د لومړني موږک مطالعاتو محدودیتونو او د پام وړ تعصبونو لخوا اغیزمن شي چې د MYH څرګندونې پروفایلونه او د فایبر ډولونو لړۍ په انسانانو کې د هغو څخه توپیر لري. 2 وضعیت د دې حقیقت له امله نور هم پیچلی دی چې د انسان مختلف هیتروجن عضلات یو د فایبر ډولونو متنوع لړۍ. ۷ د ویسټس لیټرالیس یوه مخلوط عضله ده چې د منځني (او له همدې امله استازیتوب کوي) MYH څرګندونه پروفایل لري. ۷ سربیره پردې، د نمونې اخیستلو اسانتیا دا په انسانانو کې ترټولو غوره مطالعه شوې عضله ګرځوي.
په دې توګه، د قوي "اومکس" وسیلو په کارولو سره د کنکال عضلاتو د فایبر تنوع بې طرفه څیړنه خورا مهمه ده مګر ننګونکې هم ده، په یوه برخه کې د کنکال عضلاتو فایبرونو د څو نیوکلیټ شوي طبیعت له امله. په هرصورت، ټرانسکرپټومکس8,9 او پروټومکس10 ټیکنالوژیو په وروستیو کلونو کې د مختلفو تخنیکي پرمختګونو له امله په حساسیت کې انقلاب راوستی دی، چې د واحد فایبر ریزولوشن کې د کنکال عضلاتو تحلیل ته اجازه ورکوي. په پایله کې، د واحد فایبر تنوع او د ایټروفیک محرکاتو او عمر ته د دوی غبرګون په ځانګړتیا کې د پام وړ پرمختګ شوی دی11,12,13,14,15,16,17,18. په مهمه توګه، دا ټیکنالوژیکي پرمختګونه کلینیکي غوښتنلیکونه لري، چې د ناروغۍ پورې اړوند ډیس ریګولیشن ډیر مفصل او دقیق ځانګړتیا ته اجازه ورکوي. د مثال په توګه، د نیمالین میوپیتي پیتوفیزیولوژي، یو له خورا عام میراثي عضلاتو ناروغیو څخه (MIM 605355 او MIM 161800)، پیچلې او مغشوشونکې ده.19,20 له همدې امله، د کنکال عضلاتو فایبرونو د ډیس ریګولیشن غوره ځانګړتیا کولی شي زموږ د دې ناروغۍ په پوهیدو کې د پام وړ پرمختګ لامل شي.
موږ د واحد کنکال عضلاتو فایبرونو د ټرانسکرپټومیک او پروټومیک تحلیل لپاره میتودونه رامینځته کړل چې په لاسي ډول د انسان د بایوپسي نمونو څخه جلا شوي او په زرګونو فایبرونو کې یې پلي کړل، چې موږ ته اجازه راکوي چې د انسان د کنکال عضلاتو فایبرونو د حجروي متفاوتیت پلټنه وکړو. د دې کار په جریان کې، موږ د عضلاتو فایبرونو د ټرانسکرپټومیک او پروټومیک فینوټایپینګ ځواک وښود او میټابولیک، ریبوسومل، او سیلولر جنکشن پروټینونه د انټر فایبر تغیراتو د مهمو سرچینو په توګه وپیژندل. سربیره پردې، د دې پروټومیک کاري فلو په کارولو سره، موږ د واحد کنکال عضلاتو فایبرونو کې د نیماتوډ میوپیتي کلینیکي تړاو مشخص کړ، چې د MYH پراساس د فایبر ډول څخه خپلواک غیر اکسیډیټیو فایبرونو ته همغږي بدلون څرګندوي.
د انسان د کنکال د عضلاتو د فایبرونو د متفاوت والي د څېړنې لپاره، موږ دوه کاري جریانونه رامینځته کړل ترڅو د واحد کنکال د عضلاتو فایبرونو ټرانسکرپټوم او پروټوم تحلیل فعال کړو (شکل 1A او ضمیمه شکل 1A). موږ د نمونې ذخیره کولو او د RNA او پروټین بشپړتیا ساتنې څخه د هرې طریقې لپاره د تروپټ اصلاح کولو پورې ډیری میتودولوژیکي مرحلې رامینځته کړې او غوره کړې. د ټرانسکرپټوم تحلیل لپاره، دا د ریورس ټرانسکرپشن په لومړني مرحله کې د نمونې ځانګړي مالیکولر بارکوډونو داخلولو سره ترلاسه شو، چې 96 فایبرونو ته اجازه ورکوي چې د اغیزمن ښکته جریان پروسس لپاره راټول شي. د دودیز واحد حجروي طریقو په پرتله ژور ترتیب (±1 ملیون لوستل په هر فایبر) د ټرانسکرپټوم ډیټا نوره هم بډایه کړه. 21 د پروټومکس لپاره، موږ د TIMSTOF ماس سپیکٹرومیټر کې د DIA-PASEF ډیټا ترلاسه کولو سره یوځای یو لنډ کروماتګرافیک ګریډینټ (21 دقیقې) وکاروو ترڅو د لوړ تروپټ ساتلو پرمهال د پروټوم ژوروالی غوره کړو. ۲۲،۲۳ د صحي کنکال عضلاتو فایبرونو د متفاوت والي د څېړنې لپاره، موږ د ۱۴ صحي بالغ بسپنه ورکوونکو څخه د ۱۰۵۰ انفرادي فایبرونو ټرانسکرپټومونه او د ۵ صحي بالغ بسپنه ورکوونکو څخه د ۱۰۳۸ فایبرونو پروټیومونه مشخص کړل (ضمیمه جدول ۱). پدې مقاله کې، دا ډیټاسیټونه په ترتیب سره د ۱۰۰۰ فایبر ټرانسکرپټومونو او پروټیومونو په نوم یادیږي. زموږ چلند د ۱۰۰۰ فایبر ټرانسکرپټومیک او پروټومیک تحلیلونو کې ټولټال ۲۷،۲۳۷ ټرانسکرپټونه او ۲،۹۸۳ پروټینونه کشف کړل (شکل ۱A، ضمیمه ډیټاسیټونه ۱-۲). د هر فایبر لپاره د >۱،۰۰۰ کشف شوي جینونو او ۵۰٪ معتبر ارزښتونو لپاره د ټرانسکرپټومیک او پروټومیک ډیټاسیټونو فلټر کولو وروسته، د بایو انفارمیټکس وروسته تحلیلونه په ترتیب سره په ټرانسکرپټوم او پروټوم کې د ۹۲۵ او ۹۷۴ فایبرونو لپاره ترسره شول. د فلټر کولو وروسته، په اوسط ډول په هر فایبر کې 4257 ± 1557 جینونه او 2015 ± 234 پروټینونه (اوسط ± SD) کشف شول، چې محدود انفرادي تغیرات لري (ضمیمه شوي ارقام 1B-C، ضمیمه شوي ډیټا سیټونه 3-4). په هرصورت، د موضوع دننه تغیرات په ګډونوالو کې ډیر څرګند وو، احتمال لري د مختلف اوږدوالي او کراس سیکشنل ساحو فایبرونو ترمنځ د RNA/پروټین حاصلاتو کې توپیر له امله. د ډیری پروټینونو لپاره (>2000)، د تغیر ضخامت د 20٪ څخه کم و (ضمیمه شوي انځور 1D). دواړو میتودونو د عضلاتو د انقباض لپاره مهم څرګند شوي لاسلیکونو سره د ټرانسکرپټونو او پروټینونو پراخه متحرک لړۍ نیولو ته اجازه ورکړه (د مثال په توګه، ACTA1، MYH2، MYH7، TNNT1، TNNT3) (ضمیمه شوي انځورونه 1E-F). ډیری پیژندل شوي ځانګړتیاوې د ټرانسکرپټومیک او پروټومیک ډیټاسیټونو ترمنځ عام وې (ضمیمه شکل 1G)، او د دې ځانګړتیاو اوسط UMI/LFQ شدتونه په مناسب ډول ښه تړاو درلود (r = 0.52) (ضمیمه شکل 1H).
د ټرانسکرپټومکس او پروټومکس کاري جریان (د BioRender.com سره جوړ شوی). د MYH7، MYH2، او MYH1 لپاره د BD متحرک رینج منحني، او د فایبر ډول دندې لپاره محاسبه شوي حدونه. E، F په ټرانسکرپټومکس او پروټومکس ډیټاسیټونو کې د فایبرونو په اوږدو کې د MYH څرګندونې ویش. G، H د ټرانسکرپټومکس او پروټومکس لپاره یونیفورم تنوع نږدې والی او پروجیکشن (UMAP) پلاټونه د MYH پر بنسټ فایبر ډول لخوا رنګ شوي. I، J فیچر پلاټونه په ټرانسکرپټومکس او پروټومکس ډیټاسیټونو کې د MYH7، MYH2، او MYH1 څرګندونې ښیې.
موږ په پیل کې د MYH پر بنسټ د فایبر ډول هر فایبر ته د یوې مطلوبې طریقې په کارولو سره ټاکلو چې د Omics ډیټاسیټونو کې د MYH څرګندونې د لوړ حساسیت او متحرک حد څخه ګټه پورته کوي. پخوانیو مطالعاتو د فایبرونو د خالص ډول 1، ډول 2A، ډول 2X، یا مخلوط په توګه د مختلفو MYHs11,14,24 د څرګندولو د ثابت سلنې پراساس د لیبل کولو لپاره خپل سري حدونه کارولي دي. موږ یو مختلف طریقه کارولې چې پکې د هر فایبر څرګندونه د MYHs لخوا درجه بندي شوې وه چې موږ یې د فایبرونو د ټایپ کولو لپاره کارولې وه: MYH7، MYH2، او MYH1، په ترتیب سره د 1، ډول 2A، او ډول 2X فایبرونو سره مطابقت لري. بیا موږ په ریاضي ډول د هر پایله لرونکي منحني ټیټ انفلیکشن نقطه محاسبه کړه او دا یې د حد په توګه وکاروله ترڅو فایبرونه د هر MYH لپاره مثبت (د حد څخه پورته) یا منفي (د حد څخه لاندې) په توګه وټاکو (شکل 1B-D). دا معلومات ښیي چې MYH7 (شکل 1B) او MYH2 (شکل 1C) د پروټین کچې په پرتله د RNA په کچه کې ډیر څرګند آن/آف اظهار پروفایلونه لري. په حقیقت کې، د پروټین په کچه، ډیر لږ فایبرونه MYH7 نه څرګندوي، او هیڅ فایبر 100٪ MYH2 اظهار نه درلود. موږ بیا د هر ډیټاسیټ کې ټولو فایبرونو ته د MYH پر بنسټ فایبر ډولونه ټاکلو لپاره د بیان دمخه ټاکل شوي حدونه وکارول. د مثال په توګه، MYH7+/MYH2-/MYH1- فایبرونه ډول 1 ته ټاکل شوي وو، پداسې حال کې چې MYH7-/MYH2+/MYH1+ فایبرونه مخلوط ډول 2A/2X ته ټاکل شوي وو (د بشپړ توضیحاتو لپاره ضمیمه جدول 2 وګورئ). د ټولو فایبرونو راټولولو سره، موږ د RNA (شکل 1E) او پروټین (شکل 1F) دواړو کچو کې د MYH پر بنسټ فایبر ډولونو د پام وړ ورته ویش ولیدل، پداسې حال کې چې د MYH پر بنسټ فایبر ډولونو نسبي جوړښت په افرادو کې توپیر درلود، لکه څنګه چې تمه کیده (ضمیمه انځور 2A). ډیری فایبرونه یا د خالص ډول 1 (34-35٪) یا د 2A ډول (36-38٪) په توګه طبقه بندي شوي، که څه هم د مخلوط ډول 2A/2X فایبرونو د پام وړ شمیر هم کشف شوی (16-19٪). یو حیرانونکی توپیر دا دی چې خالص ډول 2X فایبرونه یوازې د RNA په کچه کشف کیدی شي، مګر د پروټین په کچه نه، دا وړاندیز کوي چې د MYH چټک څرګندونه لږترلږه په جزوي ډول د لیږد وروسته تنظیم کیږي.
موږ د انټي باډي پر بنسټ د ډاټ بلوټینګ په کارولو سره د پروټومکس پر بنسټ د MYH فایبر ټایپ کولو طریقه تایید کړه، او دواړو میتودونو د خالص ډول 1 او ډول 2A فایبرونو په پیژندلو کې 100٪ موافقه ترلاسه کړه (ضمیمه شکل 2B وګورئ). په هرصورت، د پروټومکس پر بنسټ چلند ډیر حساس، د مخلوط فایبرونو په پیژندلو کې ډیر اغیزمن و، او په هر فایبر کې د هر MYH جین تناسب اندازه کول. دا معلومات د کنکال عضلاتو فایبر ډولونو ځانګړتیا لپاره د یوې موخې، خورا حساس اومکس پر بنسټ چلند کارولو اغیزمنتوب ښیې.
بیا موږ د ټرانسکرپټومکس او پروټومکس لخوا چمتو شوي ګډ معلومات وکاروو ترڅو د دوی د بشپړ ټرانسکرپټوم یا پروټوم پراساس مایو فایبرونه په معقول ډول طبقه بندي کړو. د یونیفورم مینفولډ نږدېوالي او پروجیکشن (UMAP) میتود په کارولو سره د ابعاد شپږو اصلي برخو ته راټیټولو لپاره (ضمیمه ارقام 3A-B)، موږ وکولی شو په ټرانسکرپټوم (شکل 1G) او پروټوم (شکل 1H) کې د مایو فایبر تغیرات تصور کړو. د پام وړ، مایو فایبرونه د ګډونوالو (ضمیمه ارقام 3C-D) یا د ازموینې ورځو (ضمیمه انځور 3E) لخوا په ټرانسکرپټومکس یا پروټومکس ډیټاسیټونو کې ګروپ شوي نه وو، دا وړاندیز کوي چې د کنکال عضلاتو فایبرونو کې د موضوع دننه تغیرات د موضوع ترمنځ بدلون څخه لوړ دي. په UMAP پلاټ کې، دوه جلا کلسترونه چې "چټک" او "ورو" مایو فایبرونه استازیتوب کوي (شکل 1G-H) راڅرګند شول. MYH7+ (ورو) مایو فایبرونه د UMAP1 په مثبت قطب کې کلستر شوي وو، پداسې حال کې چې MYH2+ او MYH1+ (چټک) مایو فایبرونه د UMAP1 په منفي قطب کې کلستر شوي وو (انځورونه 1I-J). په هرصورت، د MYH اظهار پراساس د فاسټ ټویچ فایبر ډولونو (لکه ډول 2A، ډول 2X، یا مخلوط 2A/2X) ترمنځ هیڅ توپیر نه دی شوی، دا وړاندیز کوي چې MYH1 (انځور 1I-J) یا نور کلاسیک 2X مایو فایبر مارکرونه لکه ACTN3 یا MYLK2 (ضمیمه انځورونه 4A-B) اظهار د ټول ټرانسکرپټوم یا پروټوم په پام کې نیولو سره د مختلف مایو فایبر ډولونو ترمنځ توپیر نه کوي. سربیره پردې، د MYH2 او MYH7 په پرتله، یو څو ټرانسکرپټونه یا پروټینونه په مثبت ډول د MYH1 سره تړاو لري (ضمیمه انځورونه 4C-H)، دا وړاندیز کوي چې د MYH1 کثرت د مایو فایبر ټرانسکرپټوم/پروټوم په بشپړ ډول نه منعکس کوي. د UMAP په کچه د دریو MYH ایزوفارمونو د مخلوط اظهار ارزولو پر مهال ورته پایلې ته رسیدلي (ضمیمه شکلونه 4I-J). په دې توګه، پداسې حال کې چې 2X فایبرونه یوازې د MYH مقدار کولو پراساس د ټرانسکرپټ په کچه پیژندل کیدی شي، MYH1+ فایبرونه د نورو چټکو فایبرونو څخه د توپیر وړ ندي کله چې د ټول ټرانسکرپټوم یا پروټوم په پام کې نیولو سره.
د MYH هاخوا د ورو فایبر هیتروجنیت د لومړني سپړنې په توګه، موږ څلور تاسیس شوي ورو فایبر ډول ځانګړي پروټینونه ارزولي: TPM3، TNNT1، MYL3، او ATP2A22. ورو فایبر فرعي ډولونه د MYH7 سره لوړ، که څه هم بشپړ نه وو، اړیکې ښودلې په ټرانسکرپټومیکونو کې (ضمیمه شکل 5A) او پروټومیکونه (ضمیمه شکل 5B). نږدې 25٪ او 33٪ ورو فایبرونه په ترتیب سره د ټولو جین/پروټین فرعي ډولونو لخوا په ټرانسکرپټومیکونو کې (ضمیمه شکل 5C) او پروټومیکونه (ضمیمه شکل 5D) خالص ورو فایبرونه نه دي طبقه بندي شوي. له همدې امله، د څو جین/پروټین فرعي ډولونو پراساس ورو فایبر طبقه بندي اضافي پیچلتیا معرفي کوي، حتی د پروټینونو لپاره چې د فایبر ډول ځانګړي دي. دا وړاندیز کوي چې د یو واحد جین/پروټین کورنۍ د ایزوفارمونو پراساس د فایبر طبقه بندي ممکن د کنکال عضلاتو فایبرونو ریښتیني هیتروجنیت په مناسب ډول منعکس نه کړي.
د ټول اومکس ماډل په پیمانه د انسان د کنکال عضلاتو فایبرونو د فینوټایپیک تغیراتو د لا سپړلو لپاره، موږ د اصلي اجزاو تحلیل (PCA) په کارولو سره د معلوماتو بې طرفه ابعاد کمول ترسره کړل (شکل 2A). د UMAP پلاټونو په څیر، نه ګډونوال او نه هم د ازموینې ورځ د PCA په کچه د فایبر کلسترینګ اغیزه وکړه (ضمیمه ارقام 6A-C). په دواړو ډیټاسیټونو کې، د MYH پر بنسټ فایبر ډول د PC2 لخوا تشریح شوی و، کوم چې د سست-ټویچ ډول 1 فایبرونو کلستر او دوهم کلستر و چې د فاسټ-ټویچ ډول 2A، ډول 2X، او مخلوط 2A/2X فایبرونه لري (شکل 2A). په دواړو ډیټاسیټونو کې، دا دوه کلسترونه د مخلوط ډول 1/2A فایبرونو د لږ شمیر لخوا وصل شوي وو. لکه څنګه چې تمه کیده، د اصلي PC ډرایورانو ډیر استازیتوب تحلیل تایید کړه چې PC2 د انقباض او میټابولیک لاسلیکونو لخوا پرمخ وړل شوی و (شکل 2B او ضمیمه ارقام 6D-E، ضمیمه ډاټاسیټونه 5-6). په ټولیز ډول، د MYH پر بنسټ د فایبر ډول د PC2 په اوږدو کې د دوامداره بدلون تشریح کولو لپاره کافي وموندل شو، پرته له دې چې د 2X فایبرونو په نوم یادیږي چې د چټک کلستر دننه د ټرانسکرپټوم په اوږدو کې ویشل شوي وو.
الف. د ټرانسکرپټوم او پروټوم ډیټاسیټونو اصلي اجزا تحلیل (PCA) پلاټونه د MYH پر بنسټ د فایبر ډول سره سم رنګ شوي. ب. په PC2 او PC1 کې د ټرانسکرپټوم او پروټین ډرایورونو بډایه کولو تحلیل. احصایوي تحلیل د کلسټر پروفایلر پیکج او بنجامیني-هوچبرګ تنظیم شوي p-ارزښتونو په کارولو سره ترسره شو. C، D. د پروټوم کې د ټرانسکرپټوم او کوسټامیر GO اصطلاحاتو کې د انټر سیلولر اډیشن جین اونټولوژي (GO) اصطلاحاتو سره سم رنګ شوي PCA پلاټونه. تیرونه د ټرانسکرپټوم او پروټین ډرایورونو او د دوی لارښوونو استازیتوب کوي. E، F. یونیفورم مینفولډ نږدې والی او پروجیکشن (UMAP) د کلینیکي اړونده ځانګړتیاو پلاټونه وړاندې کوي چې د ورو / ګړندي فایبر ډول څخه خپلواک د بیان تدریجي ښیې. G، H. په ټرانسکرپټومونو او پروټومونو کې د PC2 او PC1 ډرایورونو ترمنځ اړیکې.
په ناڅاپي ډول، د MYH پر بنسټ د مایو فایبر ډول یوازې د تغیر دوهم لوړ درجې (PC2) تشریح کړ، چې وړاندیز یې وکړ چې نور بیولوژیکي عوامل چې د MYH پر بنسټ د مایو فایبر ډول (PC1) سره تړاو نلري د کنکال عضلاتو فایبر هیتروجنیت تنظیم کولو کې مهم رول لوبوي. په PC1 کې د لوړ ډرایورونو د ډیر استازیتوب تحلیل څرګنده کړه چې په PC1 کې تغیر په عمده توګه د ټرانسکرپټوم کې د حجرو حجرو چپکولو او ریبوزوم مینځپانګې لخوا ټاکل شوی و، او په پروټوم کې کوسټامیرونه او ریبوسومل پروټینونه (شکل 2B او ضمیمه ارقام 6D-E، ضمیمه معلوماتي سیټ 7). په کنکال عضلاتو کې، کوسټامیرونه Z-ډیسک د سارکولیما سره نښلوي او د ځواک لیږد او سیګنال کولو کې ښکیل دي. 25 د PCA پلاټونه د حجرو حجرو چپکولو (ټرانسکرپټوم، شکل 2C) او کوسټامیر (پروټیوم، شکل 2D) ځانګړتیاو په کارولو سره په PC1 کې یو قوي کیڼ بدلون څرګند کړ، چې دا په ګوته کوي چې دا ځانګړتیاوې په ځینو فایبرونو کې بډایه شوي دي.
د UMAP په کچه د مایو فایبر کلسترینګ یوه مفصله معاینه څرګنده کړه چې ډیری ځانګړتیاوې د مایو فایبر ډول خپلواک MYH پر بنسټ د بیان تدریجي ښودنه کوي پرځای د مایو فایبر فرعي کلستر پورې اړه لري. دا تسلسل د څو جینونو لپاره لیدل شوی چې د رنځپوهنیزو شرایطو سره تړاو لري (شکل 2E)، لکه CHCHD10 (د عصبي عضلاتو ناروغي)، SLIT3 (د عضلاتو ایټروفي)، CTDNEP1 (د عضلاتو ناروغي). دا تسلسل د پروټوم په اوږدو کې هم لیدل شوی، پشمول د عصبي اختلالاتو سره تړلي پروټینونه (UGDH)، د انسولین سیګنالینګ (PHIP)، او ټرانسکرپشن (HIST1H2AB) (شکل 2F). په ټولیز ډول، دا معلومات په مختلفو مایو فایبرونو کې د فایبر ډول خپلواک ورو/ګړندی ټویچ هیټروجینیټي کې تسلسل په ګوته کوي.
په زړه پورې خبره دا ده چې په PC2 کې د ډرایور جینونو ښه ټرانسکرپټوم-پروټیوم اړیکه ښودلې (r = 0.663) (شکل 2G)، دا وړاندیز کوي چې د ورو او ګړندي ټویچ فایبر ډولونه، او په ځانګړي توګه د کنکال عضلاتو فایبرونو انقباض او میټابولیک ملکیتونه، په نقل سره تنظیم شوي دي. په هرصورت، په PC1 کې د ډرایور جینونو هیڅ ټرانسکرپټوم-پروټیوم اړیکه نه ده ښودلې (r = -0.027) (شکل 2H)، دا وړاندیز کوي چې د ورو/ګړندي ټویچ فایبر ډولونو سره غیر اړونده بدلونونه په لویه کچه د لیږد وروسته تنظیم شوي دي. ځکه چې په PC1 کې بدلونونه په عمده توګه د ریبوسومل جین اونټولوژي اصطلاحاتو لخوا تشریح شوي، او دا په پام کې نیولو سره چې ریبوسومل په حجره کې د پروټین ژباړې کې په فعاله توګه برخه اخیستنې او اغیزمن کولو سره مهم او ځانګړی رول لوبوي، 31 موږ بل د دې غیر متوقع ریبوسومل هیتروجنیت تحقیق کولو لپاره پیل وکړ.
موږ لومړی د پروټومکس اصلي برخې تحلیل پلاټ د GOCC اصطلاح "سایتوپلاسمیک رایبوزوم" (شکل 3A) کې د پروټینونو نسبي کثرت سره سم رنګ کړ. که څه هم دا اصطلاح د PC1 په مثبت اړخ کې بډایه شوې، چې پایله یې کوچنۍ تدریجي ده، د رایبوزوم پروټینونه د PC1 په دواړو لوریو کې ویش چلوي (شکل 3A). د PC1 په منفي اړخ کې بډایه شوي رایبوزوم پروټینونه RPL18، RPS18، او RPS13 (شکل 3B) شامل وو، پداسې حال کې چې RPL31، RPL35، او RPL38 (شکل 3C) د PC1 په مثبت اړخ کې اصلي چلوونکي وو. په زړه پورې خبره دا ده چې RPL38 او RPS13 د نورو نسجونو په پرتله په کنکال عضلاتو کې خورا څرګند شوي وو (ضمیمه شکل 7A). په PC1 کې دا ځانګړي رایبوزوم لاسلیکونه په ټرانسکرپټوم (ضمیمه شکل 7B) کې نه دي لیدل شوي، چې د لیږد وروسته تنظیم په ګوته کوي.
الف. د پروټوم په اوږدو کې د سایتوپلاسمیک رایبوسوم جین اونټولوژي (GO) اصطلاحاتو سره سم د اصلي اجزاو تحلیل (PCA) پلاټ رنګ شوی. تیرونه د PCA پلاټ کې د پروټین منځګړیتوب توپیر لوري ته اشاره کوي. د کرښې اوږدوالی د ورکړل شوي پروټین لپاره د اصلي اجزاو سکور سره مطابقت لري. ب، ج. د RPS13 او RPL38 لپاره د PCA ځانګړتیا پلاټ. د. د سایتوپلاسمیک رایبوسوم پروټینونو غیر څارل شوي درجه بندي کلسترینګ تحلیل. ه. د 80S رایبوسوم (PDB: 4V6X) ساختماني ماډل چې د اسکلیټ عضلاتو فایبرونو کې د مختلف کثرت سره د رایبوسوم پروټینونه روښانه کوي. F. د رایبوسوم پروټینونه د mRNA وتلو چینل ته نږدې د مختلف سټوچیومیټري سره ځای په ځای شوي.
د ریبوسومل هیټروجنیټي او تخصص مفکورې مخکې وړاندیز شوې وې، چې له مخې یې د ځانګړو ریبوسومل فرعي نفوسو شتون (ریبوسومل هیټروجنیټي) کولی شي په مستقیم ډول په مختلفو نسجونو کې د پروټین ژباړه اغیزمنه کړي 32 او حجرو 33 د ځانګړي mRNA ټرانسکرپټ حوضونو 34 (ریبوسومل تخصص) د انتخابي ژباړې له لارې. د ریبوسومل پروټینونو فرعي نفوس پیژندلو لپاره چې د کنکال عضلاتو فایبرونو کې ګډ څرګند شوي، موږ په پروټوم کې د ریبوسومل پروټینونو غیر څارل شوي درجه بندي کلسترینګ تحلیل ترسره کړ (شکل 3D، د ضمیمه معلوماتو سیټ 8). لکه څنګه چې تمه کیده، د ریبوسومل پروټینونه د MYH پراساس د فایبر ډول لخوا کلستر نه شول. په هرصورت، موږ د ریبوسومل پروټینونو درې جلا کلسترونه وپیژندل؛ لومړی کلستر (ریبوسومل_کلستر_1) د RPL38 سره همغږي شوی او له همدې امله د مثبت PC1 پروفایل سره په فایبرونو کې څرګندونه زیاته شوې ده. دوهم کلستر (ریبوسومل_کلستر_2) د RPS13 سره همغږي شوی او د منفي PC1 پروفایل سره په فایبرونو کې لوړ شوی دی. دریم کلستر (ribosomal_cluster_3) د کنکال د عضلاتو په فایبرونو کې همغږي شوي توپیري څرګندونې نه ښیې او د "اصلي" کنکال د عضلاتو د ریبوسومل پروټین په توګه ګڼل کیدی شي. دواړه ریبوسومل کلسترونه 1 او 2 د ریبوسومل پروټینونه لري چې دمخه ښودل شوي چې بدیل ژباړې تنظیموي (د بیلګې په توګه، RPL10A، RPL38، RPS19، او RPS25) او په فعاله توګه په پراختیا اغیزه کوي (د بیلګې په توګه، RPL10A، RPL38). 34،35،36،37،38 د PCA پایلو سره سم، د فایبرونو په اوږدو کې د دې ریبوسومل پروټینونو لیدل شوي متفاوت استازیتوب هم دوام ښودلی (ضمیمه شکل 7C).
د رایبوزوم دننه د متفاوت رایبوزوم پروټینونو موقعیت لیدلو لپاره، موږ د انسان 80S رایبوزوم (د پروټین ډیټا بانک: 4V6X) جوړښتي ماډل وکاروو (شکل 3E). د مختلفو رایبوزوم کلسترونو پورې اړوند رایبوزوم پروټینونو جلا کولو وروسته، د دوی موقعیتونه نږدې سره سمون نه درلود، چې دا وړاندیز کوي چې زموږ طریقه د رایبوزوم د ځینو سیمو / برخو لپاره د غني کولو چمتو کولو کې پاتې راغله. په هرصورت، په زړه پورې خبره دا ده چې په کلستر 2 کې د لوی فرعي یونټ پروټینونو تناسب د کلستر 1 او 3 په پرتله ټیټ و (ضمیمه شکل 7D). موږ ولیدل چې د کنکال عضلاتو فایبرونو کې د بدل شوي سټوچیومیټري سره پروټینونه په عمده توګه د رایبوزوم سطحې (شکل 3E) ته ځای پر ځای شوي وو، د دوی وړتیا سره سم چې په مختلفو mRNA نفوس کې د داخلي رایبوزوم ننوتلو سایټ (IRES) عناصرو سره تعامل وکړي، په دې توګه انتخابي ژباړه همغږي کوي. 40، 41 سربیره پردې، د کنکال عضلاتو فایبرونو کې د بدل شوي سټوچیومیټري سره ډیری پروټینونه د فعال سیمو ته نږدې موقعیت درلود لکه د mRNA وتلو تونل (شکل 3F)، کوم چې په انتخابي ډول د ځانګړو پیپټایډونو ژباړې اوږدوالی او نیول تنظیموي. ۴۲ په لنډه توګه، زموږ معلومات ښیي چې د کنکال د عضلاتو د ریبوسومل پروټینونو سټوچیومیټري متفاوتیت ښیې، چې په پایله کې د کنکال د عضلاتو فایبرونو ترمنځ توپیرونه رامینځته کیږي.
موږ بیا د ګړندي او ورو ټویچ فایبر لاسلیکونو پیژندلو او د دوی د ټرانسکرپشنل تنظیم میکانیزمونو سپړلو لپاره پیل وکړ. د UMAP لخوا په دوه ډیټاسیټونو کې تعریف شوي د ګړندي او ورو ټویچ فایبر کلسترونو پرتله کول (شکلونه 1G-H او 4A-B)، ټرانسکرپټومیک او پروټومیک تحلیلونو په ترتیب سره 1366 او 804 په مختلف ډول پراخه ځانګړتیاوې پیژندلي (شکلونه 4A-B، ضمیمه ډیټاسیټونه 9-12). موږ د سارکومیرونو پورې اړوند لاسلیکونو کې تمه شوي توپیرونه ولیدل (د مثال په توګه، ټروپومیوسین او ټروپونین)، د جوش-انقباض جوړه (SERCA isoforms)، او د انرژۍ میتابولیزم (د مثال په توګه، ALDOA او CKB). سربیره پردې، ټرانسکرپټونه او پروټینونه چې د پروټین ubiquitination تنظیموي په تیز او ورو ټویچ فایبرونو کې په مختلف ډول څرګند شوي (د مثال په توګه، USP54، SH3RF2، USP28، او USP48) (شکلونه 4A-B). سربیره پردې، د مایکروبیل پروټین جین RP11-451G4.2 (DWORF)، چې مخکې ښودل شوی و چې د ورغمو عضلاتو فایبر ډولونو کې په توپیر سره څرګند شوی 43 او د زړه عضلاتو کې د SERCA فعالیت زیاتوي 44، د ورو کنکال عضلاتو فایبرونو کې د پام وړ لوړ شوی و (شکل 4A). په ورته ډول، د انفرادي فایبر په کچه، د میټابولیزم پورې اړوند لیکټیټ ډیهایډروجنیز اسوفارمونو (LDHA او LDHB، شکل 4C او ضمیمه شکل 8A) 45،46 او همدارنګه د پخوانیو نامعلوم فایبر ډول ځانګړي لاسلیکونو (لکه IRX3، USP54، USP28، او DPYSL3) (شکل 4C) کې د پام وړ توپیرونه لیدل شوي. د ټرانسکرپټومیک او پروټومیک ډیټاسیټونو (ضمیمه شکل 8B) ترمنځ د توپیر سره څرګند شوي ځانګړتیاو یو د پام وړ اوورلیپ شتون درلود، او همدارنګه د فولډ بدلون اړیکه چې په عمده توګه د سارکومیر ځانګړتیاو (ضمیمه شکل 8C) د ډیر څرګند توپیر څرګندولو لخوا پرمخ وړل کیږي. د پام وړ، ځینې لاسلیکونه (د مثال په توګه USP28، USP48، GOLGA4، AKAP13) یوازې د پروټومیک کچې کې د لیږد وروسته قوي مقررات ښودلي او ورو/ګړندی ټویچ فایبر ډول ځانګړي څرګندونې پروفایلونه یې درلودل (ضمیمه شکل 8C).
د A او B آتش فشاني پلاټونه چې د ورو او ګړندي کلسترونو پرتله کوي چې د یونیفورم مینیفولډ نږدېوالي او پروجیکشن (UMAP) پلاټونو لخوا په شکل 1G–H کې پیژندل شوي. رنګین نقطې هغه ټرانسکرپټونه یا پروټینونه استازیتوب کوي چې د FDR < 0.05 کې د پام وړ توپیر لري، او تیاره نقطې هغه ټرانسکرپټونه یا پروټینونه استازیتوب کوي چې د لاګ بدلون > 1 کې د پام وړ توپیر لري. دوه اړخیزه احصایوي تحلیل د DESeq2 والډ ازموینې په کارولو سره د بنجامیني-هوچبرګ تنظیم شوي p ارزښتونو (ټرانسکرپټومکس) یا د لیما خطي ماډل میتود سره د تجربوي بایسیان تحلیل سره ترسره شو چې وروسته د څو پرتله کولو (پروټیومکس) لپاره د بنجامیني-هوچبرګ تنظیم کول. C د ورو او ګړندي فایبرونو ترمنځ د ټاکل شوي توپیر لرونکي څرګند شوي جینونو یا پروټینونو لاسلیک پلاټونه. D د پام وړ توپیر لرونکي څرګند شوي ټرانسکرپټونو او پروټینونو بډایه کولو تحلیل. د اوورلیپ کولو ارزښتونه په دواړو ډیټاسیټونو کې بډایه کیږي، ټرانسکرپټوم ارزښتونه یوازې په ټرانسکرپټوم کې بډایه کیږي، او پروټوم ارزښتونه یوازې په پروټوم کې بډایه کیږي. احصایوي تحلیل د بنجامیني-هوچبرګ تنظیم شوي p ارزښتونو سره د کلستر پروفیلر کڅوړې په کارولو سره ترسره شو. ه. د فایبر ډول پورې اړوند د لیږد عوامل چې د SCENIC لخوا د SCENIC څخه اخیستل شوي تنظیم کونکي ځانګړتیا نمرو او د فایبر ډولونو ترمنځ د توپیر لرونکي mRNA اظهار پراساس پیژندل شوي. ه. د ټاکل شوي لیږد عواملو پروفایل کول چې د ورو او ګړندي فایبرونو ترمنځ په توپیر سره څرګند شوي.
بیا موږ د جینونو او پروټینونو د توپیر لرونکي استازیتوب تحلیل ترسره کړ (شکل 4D، ضمیمه ډیټا سیټ 13). د هغو ځانګړتیاو لپاره د لارې غني کول چې د دوو ډیټاسیټونو ترمنځ توپیر درلود، تمه شوي توپیرونه یې څرګند کړل، لکه د غوړ اسید β-اکسیډیشن او کیټون میټابولیزم پروسې (ورو فایبرونه)، مایوفیلامینټ/عضلي انقباض (په ترتیب سره چټک او ورو فایبرونه)، او د کاربوهایډریټ کیټابولیک پروسې (چټک فایبرونه). د سیرین/تریونین پروټین فاسفیټیس فعالیت هم په چټک فایبرونو کې لوړ شوی و، چې د تنظیمي او کتلټیک فاسفیټیس فرعي واحدونو (PPP3CB، PPP1R3D، او PPP1R3A) په څیر ځانګړتیاو لخوا پرمخ وړل کیږي، کوم چې د ګلایکوجن میټابولیزم تنظیم کولو لپاره پیژندل کیږي (47) (ضمیمه ارقام 8D-E). په چټکو فایبرونو کې غني شوي نورې لارې په پروټوم کې پروسس (P-) بدنونه (YTHDF3، TRIM21، LSM2) شامل دي (ضمیمه انځور 8F)، په بالقوه توګه د پوسټ ټرانسکرپشنل تنظیم کې ښکیل دي (48)، او د ټرانسکرپشن فکتور فعالیت (SREBF1، RXRG، RORA) په ټرانسکرپټوم کې (ضمیمه انځور 8G). ورو فایبرونه د اکسیډوریوډکټیس فعالیت (BDH1، DCXR، TXN2) (ضمیمه انځور 8H)، امایډ بانډینګ (CPTP، PFDN2، CRYAB) (ضمیمه انځور 8I)، د حجروي میټریکس (CTSD، ADAMTSL4، LAMC1) (ضمیمه انځور 8J)، او د ریسیپټر-لیګینډ فعالیت (FNDC5، SPX، NENF) (ضمیمه انځور 8K) کې غني شوي وو.
د ورو/ګړندي عضلاتي فایبر ډول ځانګړتیاو لاندې د ټرانسکرپشنل تنظیم په اړه د نورو بصیرت ترلاسه کولو لپاره، موږ د SCENIC49 (ضمیمه معلوماتو سیټ 14) په کارولو سره د ټرانسکرپشن فکتور بډایه کولو تحلیل ترسره کړ. ډیری ټرانسکرپشن فکتورونه د ګړندي او ورو عضلاتي فایبرونو ترمنځ د پام وړ بډایه شوي وو (شکل 4E). پدې کې د ټرانسکرپشن فکتورونه لکه MAFA شامل وو، کوم چې دمخه د ګړندي عضلاتي فایبر پراختیا سره تړاو لري، 50 او همدارنګه ډیری ټرانسکرپشن فکتورونه چې دمخه د عضلاتو فایبر ډول ځانګړي جین پروګرامونو سره تړاو نلري. د دې په منځ کې، PITX1، EGR1، او MYF6 د ګړندي عضلاتو فایبرونو کې ترټولو بډایه شوي ټرانسکرپشن فکتورونه وو (شکل 4E). برعکس، ZSCAN30 او EPAS1 (د HIF2A په نوم هم پیژندل کیږي) د ورو عضلاتو فایبرونو کې ترټولو بډایه شوي ټرانسکرپشن فکتورونه وو (شکل 4E). د دې سره سم، MAFA د UMAP سیمه کې په لوړه کچه څرګند شو چې د ګړندي عضلاتو فایبرونو سره مطابقت لري، پداسې حال کې چې EPAS1 د څرګندولو مخالف نمونه درلوده (شکل 4F).
د پیژندل شویو پروټین کوډ کولو جینونو سربیره، ډیری غیر کوډ کولو RNA بایوټایپونه شتون لري چې ممکن د انسان د ودې او ناروغۍ تنظیم کې دخیل وي. 51، 52 په ټرانسکرپټوم ډیټاسیټونو کې، ډیری غیر کوډ کولو RNAs د فایبر ډول ځانګړتیا ښیې (شکل 5A او ضمیمه ډیټاسیټونه 15)، په شمول د LINC01405، کوم چې د ورو فایبرونو لپاره خورا ځانګړی دی او د مایټوکونډریال مایوپیتي ناروغانو څخه په عضلاتو کې د کمښت راپور ورکړل شوی. 53 برعکس، RP11-255P5.3، د lnc-ERCC5-5 جین سره مطابقت لري (https://lncipedia.org/db/transcript/lnc-ERCC5-5:2) 54، د فایبر ډول چټک ځانګړتیا ښیې. دواړه LINC01405 (https://tinyurl.com/x5k9wj3h) او RP11-255P5.3 (https://tinyurl.com/29jmzder) د کنکال د عضلاتو ځانګړتیا څرګندوي (ضمیمه شوي انځورونه 9A-B) او د دوی د 1 Mb جینومیک ګاونډ کې هیڅ پیژندل شوي انقباضي جینونه نلري، دا وړاندیز کوي چې دوی د ګاونډیو انقباضي جینونو تنظیم کولو پرځای د فایبر ډولونو تنظیم کولو کې ځانګړی رول لوبوي. د LINC01405 او RP11-255P5.3 ورو/ګړندی فایبر ډول ځانګړي څرګندونې پروفایلونه، په ترتیب سره، د RNAscope (شکلونه 5B-C) په کارولو سره تایید شوي.
الف. د غیر کوډ کولو RNA لیږدونه په ورو او ګړندي ټویچ عضلاتو فایبرونو کې د پام وړ تنظیم شوي دي. ب. د RNAscope استازي انځورونه چې په ترتیب سره د LINC01405 او RP11-255P5.3 ورو او ګړندي ټویچ فایبر ډول ځانګړتیا ښیې. د پیمانه بار = 50 μm. ج. د مایو فایبر ډول ځانګړي غیر کوډ کولو RNA څرګندونې اندازه کول لکه څنګه چې د RNAscope لخوا ټاکل شوي (n = د خپلواکو اشخاصو څخه 3 بایوپسي، د هر فرد دننه د ګړندي او ورو عضلاتو فایبرونو پرتله کول). احصایوي تحلیل د دوه لکۍ لرونکي زده کونکي د t-ټیسټ په کارولو سره ترسره شو. د بکس پلاټونه میډین او لومړی او دریم کوارټیلونه ښیې، د ویسکرز لږترلږه او اعظمي ارزښتونو ته اشاره کوي. د. د نوو مایکروبیل پروټین پیژندنې کاري جریان (د BioRender.com سره رامینځته شوی). E. د مایکروبیل پروټین LINC01405_ORF408:17441:17358 په ځانګړي ډول د ورو کنکال عضلاتو فایبرونو کې څرګند شوی (n=5 د خپلواکو ګډونوالو بایوپسي، په هر ګډونوال کې د ګړندي او ورو عضلاتو فایبرونو پرتله کول). احصایوي تحلیل د لیم خطي ماډل میتود په کارولو سره ترسره شو چې د تجربوي بایسیان طریقې سره یوځای شوی، وروسته د بنجامیني-هچبرګ میتود د p- ارزښت تنظیم سره د ډیری پرتله کولو لپاره. د بکس پلاټونه میډین، لومړی او دریم کوارټیلونه ښیې، د ویسکرز سره چې اعظمي / لږترلږه ارزښتونو ته اشاره کوي.
په دې وروستیو کې، مطالعاتو ښودلې چې ډیری فرضي غیر کوډ کولو ټرانسکرپټونه د مایکروبیل پروټینونو کوډ کوي، چې ځینې یې د عضلاتو فعالیت تنظیموي. 44، 55 د احتمالي فایبر ډول ځانګړتیا سره د مایکروبیل پروټینونو پیژندلو لپاره، موږ د 1000 فایبر پروټوم ډیټاسیټ د ګمرکي FASTA فایل په کارولو سره وپلټلو چې د غیر کوډ کولو ټرانسکرپټونو ترتیبونه لري (n = 305) چې په 1000 فایبر ټرانسکرپټوم ډیټاسیټ کې موندل شوي (شکل 5D). موږ د 22 مختلفو ټرانسکرپټونو څخه 197 مایکروبیل پروټینونه وپیژندل، چې 71 یې د ورو او ګړندي کنکال عضلاتو فایبرونو ترمنځ په توپیر سره تنظیم شوي وو (ضمیمه شکل 9C او ضمیمه ډیټا سیټ 16). د LINC01405 لپاره، درې مایکروبیل پروټین محصولات پیژندل شوي، چې یو یې د هغې ټرانسکرپټ ته ورته ورو فایبر ځانګړتیا ښودلې (شکل 5E او ضمیمه شکل 9D). په دې توګه، موږ LINC01405 د جین په توګه وپیژندل چې د ورو کنکال عضلاتو فایبرونو لپاره ځانګړی مایکروبیل پروټین کوډ کوي.
موږ د انفرادي عضلاتو فایبرونو د لوی پیمانه پروټومیک ځانګړتیا لپاره یو جامع کاري جریان رامینځته کړ او په صحي حالتونو کې د فایبر هیتروجنیت تنظیم کونکي پیژندل شوي. موږ دا کاري جریان د دې لپاره پلي کړ چې پوه شو چې نیمالین میوپیتي څنګه د کنکال عضلاتو فایبر هیتروجنیت اغیزه کوي. نیمالین میوپیتي د عضلاتو میراثي ناروغۍ دي چې د عضلاتو ضعف لامل کیږي او په اغیزمنو ماشومانو کې، د تنفسي تکلیف، سکولیوسیس، او محدود غړو حرکت په شمول د پیچلتیاوو سره شتون لري. 19,20 په عموم ډول، په نیمالین میوپیتي کې، په جینونو کې رنځجنیک ډولونه لکه ایکټین الفا 1 (ACTA1) د ورو-ټویچ فایبر مایوفیبر جوړښت غالبیت پایله لري، که څه هم دا اغیزه متضاد ده. یو د پام وړ استثنا ټروپونین T1 نیمالین میوپیتي (TNNT1) ده، کوم چې د ګړندي فایبرونو غالبیت لري. په دې توګه، د نیمالین میوپیتي کې لیدل شوي د کنکال عضلاتو فایبر ډیس ریګولیشن لاندې د هیتروجنیت ښه پوهیدل ممکن د دې ناروغیو او د مایوفیر ډول ترمنځ پیچلې اړیکې خلاصولو کې مرسته وکړي.
د صحي کنټرولونو سره پرتله کول (n=3 په هر ګروپ کې)، د نیمالین مایوپیتي ناروغانو څخه جلا شوي مایوفایبرونه چې د ACTA1 او TNNT1 جینونو کې بدلونونه لري د مایوفایبر ایټروفي یا ډیسټروفي نښه شوي (شکل 6A، ضمیمه جدول 3). دا د پروټومیک تحلیل لپاره د پام وړ تخنیکي ننګونې وړاندې کړې ځکه چې د شته موادو محدود مقدار شتون درلود. سره له دې، موږ وکولی شو په 272 کنکال مایوفایبرونو کې 2485 پروټینونه کشف کړو. د هر فایبر لږترلږه 1000 مقدار شوي پروټینونو لپاره فلټر کولو وروسته، 250 فایبرونه د بایو انفارمیټکس وروسته تحلیل سره مخ شول. د فلټر کولو وروسته، په اوسط ډول د هر فایبر 1573 ± 359 پروټینونه اندازه شوي (ضمیمه شکل 10A، ضمیمه ډیټا سیټونه 17-18). د پام وړ، د فایبر اندازې کې د پام وړ کمښت سره سره، د نیمالین مایوپیتي ناروغانو نمونو د پروټوم ژوروالی یوازې په معتدل ډول کم شوی و. سربیره پردې، زموږ د خپلو FASTA فایلونو (د غیر کوډ کولو ټرانسکرپټونو په شمول) په کارولو سره د دې معلوماتو پروسس کول موږ ته اجازه راکړه چې د نیمالین مایوپیتي ناروغانو څخه په کنکال مایو فایبرونو کې پنځه مایکروبیل پروټینونه وپیژنو (ضمیمه ډیټا سیټ 19). د پروټوم متحرک حد د پام وړ پراخه و، او د کنټرول ګروپ کې ټول پروټینونه د 1000 فایبر پروټوم تحلیل (ضمیمه شکل 10B-C) پایلو سره ښه تړاو لري.
الف. مایکروسکوپي انځورونه چې د فایبر ایټروفي یا ډیسټروفي او د ACTA1 او TNNT1 نیمالین میوپیتي (NM) کې د MYH پر بنسټ د مختلف فایبر ډولونو غالبیت ښیې. د پیمانه بار = 100 μm. د ACTA1 او TNNT1 ناروغانو کې د رنګ کولو د بیا تولید ډاډمن کولو لپاره، د استازو انځورونو غوره کولو دمخه د ناروغانو درې بایوپسي دوه څخه تر درې ځله (په هر قضیه کې څلور برخې) رنګ شوي. ب. د MYH پر بنسټ په ګډونوالو کې د فایبر ډول تناسب. ج. د نیمالین میوپیتي او کنټرول لرونکو ناروغانو کې د کنکال عضلاتو فایبرونو اصلي اجزا تحلیل (PCA) پلاټ. د. د نیمالین میوپیتي او کنټرول لرونکو ناروغانو څخه د کنکال عضلاتو فایبرونه د PCA پلاټ ته وړاندې کیږي چې په 1000 فایبرونو کې چې په 2 شکل کې تحلیل شوي دي ټاکل شوي. د مثال په توګه، د آتش فشاني پلاټونه د ACTA1 او TNNT1 نیمالین میوپیتي او کنټرول لرونکو ګډونوالو ترمنځ توپیرونه پرتله کوي، او د ACTA1 او TNNT1 نیمالین میوپیتي لرونکو ګډونوالو ترمنځ توپیرونه پرتله کوي، او د ACTA1 او TNNT1 نیمالین میوپیتي لرونکو ګډونوالو ترمنځ توپیرونه پرتله کوي. رنګین حلقې هغه پروټینونه په ګوته کوي چې په π < 0.05 کې د پام وړ توپیر درلود، او تیاره نقطې هغه پروټینونه په ګوته کوي چې په FDR < 0.05 کې د پام وړ توپیر درلود. احصایوي تحلیل د لیما خطي ماډل میتود او تجربوي بایسیان میتودونو په کارولو سره ترسره شو، وروسته د بنجامیني-هوچبرګ میتود په کارولو سره د ډیری پرتله کولو لپاره د p- ارزښت تنظیم کول. H. د ټول پروټوم او ډول 1 او 2A فایبرونو کې د پام وړ توپیر لرونکي څرګند شوي پروټینونو بډایه کولو تحلیل. احصایوي تحلیل د کلستر پروفایلر کڅوړې او بنجامیني-هوچبرګ تنظیم شوي p- ارزښتونو په کارولو سره ترسره شو. I، J. د اصلي اجزاو تحلیل (PCA) پلاټونه د خارجي حجروي میټریکس او مایټوکونډریال جین اونټولوژي (GO) اصطلاحاتو لخوا رنګ شوي.
ځکه چې نیمالین مایوپیتي کولی شي د اسکلیټ عضلاتو کې د MYH څرګندونکي مایوفایبر ډولونو تناسب اغیزمن کړي، 19,20 موږ لومړی د نیمالین مایوپاتیا او کنټرول لرونکو ناروغانو کې د MYH څرګندونکي مایوفایبر ډولونه معاینه کړل. موږ د مایوفایبر ډول د یو بې طرفه میتود په کارولو سره وټاکلو چې مخکې د 1000 مایوفایبر ازموینې لپاره تشریح شوی و (ضمیمه شکلونه 10D-E) او بیا د خالص 2X مایوفایبرونو پیژندلو کې پاتې راغلل (شکل 6B). موږ د مایوفایبر ډول باندې د نیمالین مایوپاتیا یو متفاوت اغیز ولیدل، ځکه چې د ACTA1 بدلونونو سره دوه ناروغانو د ډول 1 مایوفایبرونو ډیر تناسب درلود، پداسې حال کې چې د TNNT1 نیمالین مایوپاتیا سره دوه ناروغانو د ډول 1 مایوفایبرونو کم تناسب درلود (شکل 6B). په حقیقت کې، د MYH2 او چټک ټروپونین ایزوفارمونو (TNNC2، TNNI2، او TNNT3) څرګندونه په ACTA1-نیمالین مایوپیتي کې کمه شوې وه، پداسې حال کې چې د MYH7 څرګندونه په TNNT1-نیمالین مایوپیتي کې کمه شوې وه (ضمیمه شکل 11A). دا په نیمالین مایوپیتي کې د متفاوت مایوفایبر ډول بدلولو پخوانیو راپورونو سره مطابقت لري. 19,20 موږ دا پایلې د امیونوهیسټو کیمیا لخوا تایید کړې او وموندله چې د ACTA1-نیمالین مایوپیتي ناروغانو کې د 1 ډول مایوفایبرونو غالبیت درلود، پداسې حال کې چې د TNNT1-نیمالین مایوپیتي ناروغانو کې برعکس نمونه وه (شکل 6A).
د واحد فایبر پروټوم په کچه، د ACTA1 او TNNT1 نیمالین مایوپیتي ناروغانو څخه د کنکال عضلاتو فایبرونه د کنټرول فایبرونو ډیری سره راټول شوي، د TNNT1 نیمالین مایوپیتي فایبرونه عموما تر ټولو ډیر اغیزمن شوي (شکل 6C). دا په ځانګړي ډول هغه وخت څرګند شو کله چې د هر ناروغ لپاره د جعلي انفلاسیون فایبرونو اصلي اجزا تحلیل (PCA) پلاټ پلاټ کول، د TNNT1 نیمالین مایوپیتي ناروغانو 2 او 3 سره د کنټرول نمونو څخه خورا لرې ښکاري (ضمیمه شکل 11B، د ضمیمه معلوماتو سیټ 20). د دې لپاره چې د مایوپیتي ناروغانو فایبرونه د صحي فایبرونو سره پرتله کوي، موږ د صحي بالغ ګډونوالو څخه د 1,000 فایبرونو د پروټومیک تحلیل څخه ترلاسه شوي مفصل معلومات وکارول. موږ د مایوپیتي ډیټاسیټ (ACTA1 او TNNT1 نیمالین مایوپیتي ناروغانو او کنټرولونو) څخه فایبرونه د 1000 فایبر پروټومیک تحلیل (شکل 6D) څخه ترلاسه شوي PCA پلاټ ته وړاندوینه وکړه. د کنټرول فایبرونو کې د PC2 په اوږدو کې د MYH فایبر ډولونو ویش د 1000-فایبر پروټومیک تحلیل څخه ترلاسه شوي فایبر ویش سره ورته و. په هرصورت، د نیمالین مایوپیتي ناروغانو کې ډیری فایبرونه PC2 ته ښکته شوي، د صحي فاسټ-ټویچ فایبرونو سره یوځای شوي، پرته له دې چې د دوی اصلي MYH فایبر ډول وي. په دې توګه، که څه هم د ACTA1 نیمالین مایوپیتي ناروغانو د MYH پر بنسټ میتودونو په کارولو سره د اندازه کولو پرمهال د 1 ډول فایبرونو په لور بدلون ښودلی، ACTA1 نیمالین مایوپیتي او TNNT1 نیمالین مایوپیتي دواړو د کنکال عضلاتو فایبر پروټوم د ګړندي-ټویچ فایبرونو په لور لیږدولی.
بیا موږ په مستقیم ډول د هر ناروغ ګروپ سره د صحي کنټرولونو سره پرتله کړ او په ترتیب سره یې په ACTA1 او TNNT1 نیمالین میوپیتي کې 256 او 552 توپیر لرونکي څرګند شوي پروټینونه وپیژندل (شکل 6E-G او ضمیمه شکل 11C، د ضمیمه معلوماتو سیټ 21). د جین غني کولو تحلیل د مایټوکونډریال پروټینونو کې همغږي کمښت څرګند کړ (شکل 6H-I، د ضمیمه معلوماتو سیټ 22). په حیرانتیا سره، د ACTA1 او TNNT1 نیمالین میوپیتي کې د فایبر ډولونو توپیر لرونکي غالبیت سره سره، دا کمښت د MYH پر بنسټ فایبر ډول څخه په بشپړ ډول خپلواک و (شکل 6H او ضمیمه شکل 11D-I، د ضمیمه معلوماتو سیټ 23). درې مایکروبیل پروټینونه هم په ACTA1 یا TNNT1 نیمالین میوپیتي کې تنظیم شوي وو. د دې مایکرو پروټینونو څخه دوه، ENSG00000215483_TR14_ORF67 (چې د LINC00598 یا Lnc-FOXO1 په نوم هم پیژندل کیږي) او ENSG00000229425_TR25_ORF40 (lnc-NRIP1-2)، یوازې د ډول 1 مایو فایبرونو کې توپیري کثرت ښودلی. ENSG00000215483_TR14_ORF67 دمخه راپور شوی چې د حجرو دورې تنظیم کې رول لوبوي. 56 له بلې خوا، ENSG00000232046_TR1_ORF437 (د LINC01798 سره مطابقت لري) د صحي کنټرولونو په پرتله په ACTA1-nemaline myopathy کې د 1 او 2A ډول myopathy دواړو کې زیات شوی (ضمیمه شکل 12A، ضمیمه ډیټا سیټ 24). په مقابل کې، د رایبوسوم پروټینونه په لویه کچه د نیمالین مایوپیتي لخوا اغیزمن نه وو، که څه هم RPS17 په ACTA1 نیمالین مایوپیتي کې کم شوی و (شکل 6E).
د غني کولو تحلیل په ACTA1 او TNNT1 نیمالین مایوپیتي کې د معافیت سیسټم پروسو لوړ تنظیم هم څرګند کړ، پداسې حال کې چې د TNNT1 نیمالین مایوپیتي کې د حجرو چپکیدل هم زیات شوي (شکل 6H). د دې خارجي حجروي عواملو غني کول د خارجي حجروي میټریکس پروټینونو لخوا منعکس شوي چې په PC1 او PC2 کې PCA په منفي لوري بدلوي (یعنې، ترټولو اغیزمن شوي فایبرونو ته) (شکل 6J). د ناروغانو دواړو ډلو د معافیت غبرګونونو او سارکولیمال ترمیم میکانیزمونو کې د ښکیلو خارجي حجروي پروټینونو زیاتوالی ښودلی، لکه انیکسین (ANXA1، ANXA2، ANXA5)57،58 او د دوی متقابل پروټین S100A1159 (ضمیمه شکلونه 12B-C). دا پروسه دمخه د عضلاتو ډیسټروفی 60 کې د ښه کیدو راپور ورکړل شوی و مګر، زموږ د پوهې له مخې، مخکې د نیمالین مایوپیتي سره تړاو نه درلود. د دې مالیکولي ماشین نورمال فعالیت د ټپي کیدو وروسته د سارکولیمال ترمیم او د نوي جوړ شوي مایوسایټونو د مایو فایبرونو سره د فیوژن لپاره اړین دی58,61. په دې توګه، د ناروغانو په دواړو ډلو کې د دې پروسې زیاتوالی د مایو فایبر بې ثباتۍ له امله رامینځته شوي ټپ ته د تکرار غبرګون وړاندیز کوي.
د هر نیمالین مایوپیتي اغیزې په ښه توګه سره تړلې وې (r = 0.736) او مناسب تکرار یې وښود (ضمیمه شکلونه 11A–B)، دا په ګوته کوي چې ACTA1 او TNNT1 نیمالین مایوپیتي په پروټوم باندې ورته اغیزې لري. په هرصورت، ځینې پروټینونه یوازې په ACTA1 یا TNNT1 نیمالین مایوپیتي کې تنظیم شوي وو (ضمیمه شکلونه 11A او C). د پروفیبروټیک پروټین MFAP4 د TNNT1 نیمالین مایوپیتي کې یو له خورا لوړ تنظیم شوي پروټینونو څخه و مګر په ACTA1 نیمالین مایوپیتي کې بدل نه شو. SKIC8، د PAF1C کمپلیکس یوه برخه چې د HOX جین لیږد تنظیم کولو مسؤلیت لري، په TNNT1 نیمالین مایوپیتي کې کم شوی و مګر په ACTA1 نیمالین مایوپیتي کې اغیزمن نه شو (ضمیمه شکل 11A). د ACTA1 او TNNT1 نیمالین مایوپیتي مستقیم پرتله کولو په TNNT1 نیمالین مایوپیتي کې د مایټوکونډریال پروټینونو کې لوی کمښت او د معافیت سیسټم پروټینونو کې زیاتوالی څرګند کړ (شکل 6G-H او ضمیمه شکلونه 11C او 11H-I). دا معلومات د TNNT1 نیمالین مایوپیتي په پرتله په TNNT1 نیمالین مایوپیتي کې لیدل شوي لوی ایټروفي/ډیسټروفي سره مطابقت لري (شکل 6A)، وړاندیز کوي چې TNNT1 نیمالین مایوپیتي د ناروغۍ یو ډیر سخت شکل استازیتوب کوي.
د دې ارزولو لپاره چې ایا د نیمالین مایوپیتي لیدل شوي اغیزې په ټوله عضلاتو کچه دوام لري، موږ د TNNT1 نیمالین مایوپیتي ناروغانو د ورته ګروپ څخه د عضلاتو بایوپسي یو لوی پروټومیک تحلیل ترسره کړ او دوی یې د کنټرولونو سره پرتله کړل (n = 3 په هر ګروپ کې) (ضمیمه انځور 13A، د ضمیمه معلوماتو سیټ 25). لکه څنګه چې تمه کیده، کنټرولونه د اصلي اجزاو تحلیل کې نږدې تړاو درلود، پداسې حال کې چې د TNNT1 نیمالین مایوپیتي ناروغانو د واحد فایبر تحلیل کې لیدل شوي لوړ انټرسمپل تغیرات ښودلي (ضمیمه انځور 13B). د لوی تحلیل د انفرادي فایبرونو پرتله کولو سره روښانه شوي توپیر لرونکي پروټینونه (ضمیمه انځور 13C، د ضمیمه معلوماتو سیټ 26) او بیولوژیکي پروسې (ضمیمه انځور 13D، د ضمیمه معلوماتو سیټ 27) بیا تولید کړل، مګر د مختلف فایبر ډولونو ترمنځ توپیر کولو وړتیا یې له لاسه ورکړه او د فایبرونو په اوږدو کې د متفاوت ناروغیو اغیزو حساب کولو کې پاتې راغلل.
په ګډه سره، دا معلومات ښیي چې واحد-مایو فایبر پروټومیک کولی شي کلینیکي بیولوژیکي ځانګړتیاوې روښانه کړي چې د هدف لرونکي میتودونو لکه امیونوبلوټینګ لخوا کشف نشي کیدی. سربیره پردې، دا معلومات د فینوټایپیک تطابق تشریح کولو لپاره یوازې د ایکټین فایبر ټایپینګ (MYH) کارولو محدودیتونه روښانه کوي. په حقیقت کې، که څه هم د فایبر ډول بدلول د ایکټین او ټروپونین نیمالین میوپیتیو ترمنځ توپیر لري، دواړه نیمالین میوپیتیو د MYH فایبر ټایپینګ د کنکال عضلاتو فایبر میټابولیزم څخه د ګړندي او لږ اکسیډیټیو عضلاتو پروټوم په لور جلا کوي.
حجروي توپیر د نسجونو لپاره د دوی د مختلفو غوښتنو د پوره کولو لپاره خورا مهم دی. په کنکالي عضلاتو کې، دا ډیری وخت د فایبر ډولونو په توګه تشریح کیږي چې د ځواک تولید او ستړیا مختلف درجې لخوا مشخص کیږي. په هرصورت، دا روښانه ده چې دا د کنکالي عضلاتو فایبر تغیر یوازې د یوې کوچنۍ برخې تشریح کوي، کوم چې د پخوا په پرتله خورا متغیر، پیچلی او څو اړخیز دی. ټیکنالوژیکي پرمختګونه اوس د کنکالي عضلاتو فایبر تنظیم کولو فکتورونو باندې رڼا اچولې ده. په حقیقت کې، زموږ معلومات وړاندیز کوي چې د 2X فایبر ډول ممکن د کنکالي عضلاتو فایبر یو ځانګړی فرعي ډول نه وي. سربیره پردې، موږ میټابولیک پروټینونه، ریبوسومل پروټینونه او د حجرو پورې اړوند پروټینونه د کنکالي عضلاتو فایبر توپیر د لویو ټاکونکو په توګه پیژندلي. د نیماتوډ میوپیتي سره د ناروغانو نمونو ته زموږ د پروټومیک کاري فلو پلي کولو سره، موږ نور هم وښودله چې د MYH پر بنسټ فایبر ټایپ کول د کنکالي عضلاتو توپیر په بشپړ ډول نه منعکس کوي، په ځانګړي توګه کله چې سیسټم ګډوډ وي. په حقیقت کې، د MYH پر بنسټ فایبر ډول ته په پام سره، نیماتوډ میوپیتي د ګړندي او لږ اکسیډیټیو فایبرونو په لور د بدلون پایله لري.
د اسکلیټل عضلاتو فایبرونه د ۱۹ پیړۍ راهیسې طبقه بندي شوي دي. د اومکس وروستیو تحلیلونو موږ ته اجازه راکړې چې د MYH فایبر ډولونو د څرګندولو پروفایلونه او د مختلفو محرکاتو په وړاندې د دوی غبرګونونه پوه شو. لکه څنګه چې دلته تشریح شوي، د اومکس طریقې د دودیز انټي باډي پر بنسټ میتودونو په پرتله د فایبر ډول مارکرونو اندازه کولو لپاره د ډیر حساسیت ګټه هم لري، پرته له دې چې د کنکال عضلاتو فایبر ډول تعریف کولو لپاره د یو واحد (یا څو) مارکرونو اندازه کولو باندې تکیه وکړو. موږ د بشپړونکي ټرانسکرپټومیک او پروټومیک کاري فلو څخه کار واخیست او پایلې یې مدغم کړې ترڅو د انسان د کنکال عضلاتو فایبرونو کې د فایبر هیټروجینیټي د ټرانسکرپشنل او پوسټ ټرانسکرپشنل تنظیم معاینه کړو. دا کاري فلو زموږ د صحي ځوانانو د ډلې د ویسټس لیټرالیس کې د پروټین په کچه د خالص 2X ډول فایبرونو پیژندلو کې د ناکامۍ پایله درلوده. دا د پخوانیو واحد فایبر مطالعاتو سره مطابقت لري چې په صحي ویسټس لیټرالیس کې <1٪ خالص 2X فایبرونه وموندل، که څه هم دا باید په راتلونکي کې په نورو عضلاتو کې تایید شي. د mRNA په کچه د نږدې خالص 2X فایبرونو کشف او د پروټین په کچه یوازې مخلوط 2A/2X فایبرونو ترمنځ توپیر حیرانونکی دی. د MYH isoform mRNA څرګندونه سرکاډیان نه ده، 67 وړاندیز کوي چې موږ احتمال نلرو چې د RNA په کچه په ظاهري خالص 2X فایبرونو کې د MYH2 پیل سیګنال "له لاسه ورکړی" وي. یو ممکنه توضیح، که څه هم په بشپړ ډول فرضي، د MYH isoforms ترمنځ د پروټین او/یا mRNA ثبات کې توپیرونه کیدی شي. په حقیقت کې، هیڅ چټک فایبر د هر MYH isoform لپاره 100٪ خالص نه دی، او دا روښانه نده چې ایا د 70-90٪ رینج کې د MYH1 mRNA څرګندولو کچه به د پروټین په کچه کې د MYH1 او MYH2 مساوي کثرت پایله ولري. په هرصورت، کله چې د ټول ټرانسکرپټوم یا پروټوم په پام کې نیولو سره، د کلستر تحلیل کولی شي په ډاډ سره یوازې دوه جلا کلسترونه وپیژني چې د ورو او ګړندي کنکال عضلاتو فایبرونو استازیتوب کوي، پرته له دې چې د دوی دقیق MYH جوړښت ته پام وکړي. دا د واحد نیوکلیوس ټرانسکرپټومیک طریقو کارولو تحلیلونو سره مطابقت لري، کوم چې معمولا یوازې دوه جلا میونیوکلیر کلسترونه پیژني. ۶۸، ۶۹، ۷۰ سربیره پردې، که څه هم پخوانیو پروټومیک مطالعاتو د ۲X ډوله فایبرونه پیژندلي دي، دا فایبرونه د نورو چټکو فایبرونو څخه جلا نه راټولیږي او د MYH پر بنسټ د نورو فایبر ډولونو په پرتله یوازې یو کوچنی شمیر په توپیر سره بډایه پروټینونه ښیې. ۱۴ دا پایلې وړاندیز کوي چې موږ باید د عضلاتو فایبر طبقه بندي د شلمې پیړۍ لومړیو لید ته راستون شو، کوم چې د انسان کنکال عضلاتو فایبرونه د MYH پر بنسټ په دریو جلا ټولګیو کې نه، بلکې د دوی د میټابولیک او انقباضي ملکیتونو پراساس په دوه کلسترونو کې ویشلي دي. ۶۳
تر ټولو مهمه دا چې د مایو فایبر هیتروجنیت باید په څو ابعادو کې په پام کې ونیول شي. پخوانیو "اومکس" مطالعاتو دې لوري ته اشاره کړې، وړاندیز کوي چې د کنکال عضلاتو فایبرونه جلا کلسترونه نه جوړوي بلکه د یو تسلسل سره تنظیم شوي دي. 11، 13، 14، 64، 71 دلته، موږ ښیې چې، د کنکال عضلاتو د انقباض او میټابولیک ملکیتونو کې توپیرونو سربیره، مایو فایبرونه د حجرو-حجروي تعاملاتو او ژباړې میکانیزمونو پورې اړوند ځانګړتیاو لخوا توپیر کیدی شي. په حقیقت کې، موږ د کنکال عضلاتو فایبرونو کې ریبوزوم هیتروجنیت وموند چې د ورو او ګړندي فایبر ډولونو څخه خپلواکه هیتوجنیت کې مرسته کوي. د دې د پام وړ مایو فایبر هیتروجنیت اصلي لامل، د ورو او ګړندي فایبر ډول څخه خپلواک، روښانه نه دی، مګر دا ممکن د عضلاتو فاسیکلونو دننه ځانګړي ځایي تنظیم ته اشاره وکړي چې په غوره توګه ځانګړو ځواکونو او بارونو ته ځواب ووایی، 72 د عضلاتو مایکرو چاپیریال کې د نورو حجرو ډولونو سره ځانګړي سیلولر یا د ارګان ځانګړي اړیکه 73،74،75 یا د انفرادي مایو فایبرونو دننه د ریبوزوم فعالیت کې توپیرونه. په حقیقت کې، د رایبوسومل هیټروپلازمي، یا د RPL3 او RPL3L د پارالوګس بدیل له لارې یا د rRNA د 2′O-میتیلیشن په کچه، د کنکال د عضلاتو هایپرټروفي سره تړاو ښودل شوی76,77. څو اومیک او ځایي غوښتنلیکونه د انفرادي مایو فایبرونو د فعال ځانګړتیا سره یوځای به د څو اومیک په کچه زموږ د عضلاتو بیولوژي پوهه نوره هم پرمخ بوځي78.
د نیمالین میوپیتي ناروغانو څخه د واحد مایو فایبرونو پروټومونو تحلیل کولو سره، موږ د واحد مایو فایبر پروټومونو ګټورتوب، اغیزمنتوب او تطبیق هم وښود ترڅو د کنکال عضلاتو کلینیکي پیتوفیزیولوژي روښانه کړي. سربیره پردې، زموږ د کاري جریان د نړیوال پروټومیک تحلیل سره پرتله کولو سره، موږ وکولی شو وښیو چې واحد مایو فایبر پروټومیکس د نړیوال نسج پروټومیکس په څیر ورته ژور معلومات تولیدوي او د انټر فایبر هیټروجینیټي او مایو فایبر ډول حساب کولو سره دا ژوروالی پراخوي. د فایبر ډول تناسب کې د تمه شوي (که څه هم متغیر) توپیرونو سربیره چې د صحي کنټرولونو په پرتله په ACTA1 او TNNT1 نیمالین میوپیتي کې لیدل شوي، 19 موږ د MYH- منځګړیتوب فایبر ډول سویچینګ څخه خپلواک اکسیډیټیو او خارجي حجروي بیا رغونه هم ولیدله. فایبروسس مخکې په TNNT1 نیمالین مایوپیتي کې راپور شوی و. 19 په هرصورت، زموږ تحلیل د دې موندنې پر بنسټ د ACTA1 او TNNT1 نیمالین مایوپیتي ناروغانو څخه د مایو فایبرونو کې د خارجي حجروي پټ شوي فشار پورې اړوند پروټینونو، لکه انیکسین، چې د سارکولیمال ترمیم میکانیزمونو کې ښکیل دي، د زیاتوالي کچه هم څرګندوي. 57,58,59 په پایله کې، د نیمالین مایوپیتي ناروغانو څخه د مایو فایبرونو کې د انیکسین کچه لوړه کیدی شي د شدید ایټروفیک مایو فایبرونو ترمیم لپاره د حجروي غبرګون استازیتوب وکړي.
که څه هم دا څیړنه تر اوسه پورې د انسانانو ترټولو لوی واحد فایبر بشپړ عضلاتي اوومیک تحلیل استازیتوب کوي، دا د محدودیتونو پرته نه ده. موږ د ګډونوالو د نسبتا کوچني او یوشان نمونې او یو واحد عضلاتو (ویسټس لیټرالیس) څخه د کنکال عضلاتو فایبرونه جلا کړل. له همدې امله، دا ناممکنه ده چې د عضلاتو ډولونو او د عضلاتو فزیولوژي په انتها کې د ځانګړو فایبر نفوس شتون رد کړو. د مثال په توګه، موږ نشو کولی د الټرا فاسټ فایبرونو (د مثال په توګه، خالص 2X فایبرونه) د فرعي سیټ د لوړ روزل شوي سپرینټرانو او/یا ځواکمن لوبغاړو کې یا د عضلاتو د غیر فعالیت په جریان کې د راڅرګندیدو امکان رد کړو 66,80. سربیره پردې، د ګډونوالو محدود نمونې اندازې موږ د فایبر هیټروجینیټي کې د جنسی توپیرونو د څیړنې مخه ونیوله، ځکه چې د فایبر ډول تناسب د نارینه وو او ښځو ترمنځ توپیر لري. سربیره پردې، موږ نشو کولی د ورته عضلاتو فایبرونو یا د ورته ګډونوالو څخه نمونو باندې ټرانسکرپټومیک او پروټومیک تحلیلونه ترسره کړو. لکه څنګه چې موږ او نور د واحد حجرو او واحد مایو فایبر تحلیلونو ته د اومیکس تحلیل په کارولو سره د الټرا ټیټ نمونې ان پټ ترلاسه کولو لپاره دوام ورکوو (لکه څنګه چې دلته د مایټوکونډریال مایوپیتي ناروغانو څخه د فایبرونو تحلیل کې ښودل شوي)، د واحد عضلاتو فایبرونو دننه د څو اومیکس (او فعال) طریقو یوځای کولو فرصت څرګندیږي.
په ټولیز ډول، زموږ معلومات د کنکال د عضلاتو د هډوکو د هډوکو د لیږد او وروسته لیږد چلوونکي پیژني او تشریح کوي. په ځانګړې توګه، موږ هغه معلومات وړاندې کوو چې د هډوکو د عضلاتو د فزیولوژي کې د اوږدې مودې عقیدې ننګوي چې د فایبر ډولونو د کلاسیک MYH پر بنسټ تعریف سره تړاو لري. موږ هیله لرو چې بحث بیا تازه کړو او په نهایت کې د هډوکو د عضلاتو د هډوکو د طبقه بندي او هډوکو د پوهیدو په اړه بیا فکر وکړو.
څوارلس قفقازی ګډونوالو (۱۲ نارینه او ۲ ښځې) په خپله خوښه په دې څیړنه کې د ګډون لپاره موافقه وکړه. دا څیړنه د ګینټ پوهنتون روغتون د اخلاقو کمیټې (BC-10237) لخوا تصویب شوه، د ۲۰۱۳ کال د هیلسنکي اعلامیې سره سم، او په ClinicalTrials.gov (NCT05131555) کې ثبت شوه. د ګډونوالو عمومي ځانګړتیاوې په ضمیمه جدول ۱ کې وړاندې شوي. د شفاهي او لیکلي باخبره رضایت ترلاسه کولو وروسته، ګډونوالو په څیړنه کې د وروستي شاملولو دمخه طبي معاینه ترسره کړه. ګډونوال ځوانان (۲۲-۴۲ کاله)، صحتمند وو (هیڅ طبي شرایط نه وو، د سګرټ څکولو تاریخ نه وو)، او په منځنۍ کچه په فزیکي توګه فعال وو. د اکسیجن اعظمي جذب د فزیکي فټنس ارزولو لپاره د سټیپ ارګومیټر په کارولو سره ټاکل شوی و لکه څنګه چې مخکې تشریح شوی و. ۸۱
د عضلاتو د بایوپسي نمونې د آرامۍ او روژه نیولو په حالت کې درې ځله راټولې شوې، د ۱۴ ورځو په توپیر. ځکه چې دا نمونې د یوې لویې مطالعې د یوې برخې په توګه راټولې شوې وې، ګډونوالو د بایوپسي څخه ۴۰ دقیقې مخکې پلیسبو (لاکټوز)، د H1-رسیپټر ضد (۵۴۰ ملی ګرامه فیکسوفیناډین)، یا د H2-رسیپټر ضد (۴۰ ملی ګرامه فیموټیډین) وخوړل. موږ مخکې ښودلې چې دا هسټامین ریسیپټر ضد د آرامۍ کنکال عضلاتو فټنس اغیزه نه کوي81، او زموږ د کیفیت کنټرول پلاټونو کې د حالت پورې اړوند هیڅ کلسترینګ نه دی لیدل شوی (ضمیمه شکلونه ۳ او ۶). یو معیاري رژیم (۴۱.۴ کیلوکالوری/کیلوګرامه د بدن وزن، ۵.۱ ګرامه/کیلوګرامه د بدن وزن کاربوهایډریټ، ۱.۴ ګرامه/کیلوګرامه د بدن وزن پروټین، او ۱.۶ ګرامه/کیلوګرامه د بدن وزن غوړ) د هرې تجربې ورځې څخه د ۴۸ ساعتونو لپاره ساتل شوی و، او یو معیاري ناشته (۱.۵ ګرامه/کیلوګرامه د بدن وزن کاربوهایډریټ) د تجربې ورځې په سهار کې وخوړل شو. د سیمه ییز انستیزیا لاندې (0.5 ملی لیتر 1٪ لیډوکاین پرته له ایپیینفرین)، د عضلاتو بایوپسي د ویسټس لیټرالیس عضلاتو څخه د پرکیوټینیوس برګسټروم اسپیریشن په کارولو سره ترلاسه شوي.82 د عضلاتو نمونې سمدلاسه په RNAlater کې ځای پر ځای شوي او د لاسي فایبر تحلیل (تر 3 ورځو پورې) پورې په 4 درجو سانتی ګراد کې زیرمه شوي.
تازه جلا شوي مایو فایبر بنډلونه په یوه کلتوري ډش کې تازه RNAlater میډیم ته لیږدول شوي. بیا انفرادي مایو فایبرونه په لاسي ډول د سټیریو مایکروسکوپ او ښی ټویزرونو په کارولو سره تحلیل شوي. د هر بایوپسي څخه پنځه ویشت فایبرونه تحلیل شوي، د بایوپسي له مختلفو برخو څخه د فایبرونو غوره کولو ته ځانګړې پاملرنه شوې. د تحلیل وروسته، هر فایبر په نرمۍ سره د 3 μl لیسیز بفر (سنګل شاټ سیل لیسیز کټ، بایو-راډ) کې ډوب شو چې پروټینیز K او DNase انزایمونه لري ترڅو ناغوښتل شوي پروټینونه او DNA لرې کړي. د حجرو لیسیز او پروټین/DNA لرې کول بیا د لنډ وورټیکسینګ له لارې پیل شوي، په مایکرو سینټرفیوج کې مایع ګرځول، او د خونې په تودوخه (10 دقیقې) کې انکیوبیشن. بیا لایسیټ په تودوخې سایکلر (T100، بایو-راډ) کې په 37 درجو سانتي ګراد کې د 5 دقیقو لپاره، 75 درجو سانتي ګراد کې د 5 دقیقو لپاره، او بیا سمدلاسه په -80 درجو سانتي ګراد کې د نورو پروسس کولو پورې زیرمه شوی.
د ایلومینا سره مطابقت لرونکي پولی اډینیلیټ شوي RNA کتابتونونه د QuantSeq-Pool 3′ mRNA-Seq کتابتون چمتو کولو کټ (لیکسوجن) په کارولو سره د 2 µl مایو فایبر لایسیټ څخه چمتو شوي. تفصيلي میتودونه د جوړونکي په لارښود کې موندل کیدی شي. پروسه د ریورس ټرانسکرپشن له لارې د لومړي سټرینډ cDNA ترکیب سره پیل کیږي، په کوم کې چې ځانګړي مالیکولر پیژندونکي (UMIs) او د نمونې ځانګړي i1 بارکوډونه معرفي کیږي ترڅو د نمونو راټولول ډاډمن کړي او د ښکته جریان پروسس کولو پرمهال تخنیکي تغیر کم کړي. د 96 مایو فایبرونو څخه cDNA بیا د مقناطیسي مڼو سره راټول او پاک کیږي، وروسته له هغه چې RNA لرې کیږي او د دوهم سټرینډ ترکیب د تصادفي پرائمرونو په کارولو سره ترسره کیږي. کتابتون د مقناطیسي مڼو سره پاک شوی، د حوض ځانګړي i5/i7 ټګونه اضافه کیږي، او PCR پراخ شوی. د پاکولو وروستی ګام د ایلومینا سره مطابقت لرونکي کتابتونونه تولیدوي. د هر کتابتون حوض کیفیت د لوړ حساسیت کوچني ټوټې DNA تحلیل کټ (Agilent Technologies, DNF-477-0500) په کارولو سره ارزول شوی.
د کیوبیټ د مقدار ټاکلو پر بنسټ، حوضونه په مساوي غلظت (2 nM) کې نور هم راټول شول. پایله لرونکی حوض بیا د NovaSeq 6000 وسیلې کې په معیاري حالت کې د NovaSeq S2 ریجنټ کټ (1 × 100 نیوکلیوټایډونو) په کارولو سره د 2 nM بار کولو (4٪ PhiX) سره ترتیب شو.
زموږ پایپ لاین د لیکسوجن د کوانټ سیک پول ډیټا تحلیل پایپ لاین (https://github.com/Lexogen-Tools/quantseqpool_analysis) پر بنسټ دی. معلومات لومړی د i7/i5 شاخص پراساس د bcl2fastq2 (v2.20.0) سره ډیملټي پلیکس شول. بیا لوستل 2 د i1 نمونې بارکوډ پراساس د ایډیمکس (v0.1.6) سره ډیملټي پلیکس شول او د UMI ترتیبونه د umi_tools (v1.0.1) سره استخراج شول. بیا لوستل د کټ اډاپټ (v3.4) سره په څو پړاوونو کې پرې شول ترڅو لنډ لوستل (<20 په اوږدوالي) یا لوستل چې یوازې د اډاپټر ترتیبونه پکې شامل وي لرې کړي. بیا لوستل د STAR (v2.6.0c) په کارولو سره د انسان جینوم سره سمون شوي او د BAM فایلونه د SAMtools (v1.11) سره انډیکس شوي. نقل شوي لوستل د umi_tools (v1.0.1) په کارولو سره لرې شول. په پای کې، د سمون شمیرنه د سبریډ (v2.0.3) کې د فیچر کاونټونو په کارولو سره ترسره شوه. د کیفیت کنټرول د پایپ لاین په څو منځنیو مرحلو کې د FastQC (v0.11.9) په کارولو سره ترسره شو.
ټول نور بایو انفارمیټکس پروسس او لید په R (v4.2.3) کې ترسره شول، په عمده توګه د سیورات (v4.4.0) کاري فلو په کارولو سره. 83 له همدې امله، انفرادي UMI ارزښتونه او میټاډاټا میټریکسونه د سیورات شیانو ته بدل شول. هغه جینونه چې د ټولو فایبرونو له 30٪ څخه کم کې څرګند شوي وو لرې شول. د ټیټ کیفیت نمونې د 1000 UMI ارزښتونو او 1000 کشف شوي جینونو لږترلږه حد پراساس لرې شوې. په نهایت کې، 925 فایبرونه د کیفیت کنټرول فلټر کولو ټول مرحلې تیرې کړې. د UMI ارزښتونه د سیورات SCTransform v2 میتود په کارولو سره نورمال شوي، 84 د ټولو 7418 کشف شوي ځانګړتیاو په شمول، او د ګډون کونکو ترمنځ توپیرونه بیرته راګرځول شوي. ټول اړونده میټاډاټا په ضمیمه ډیټاسیټ 28 کې موندل کیدی شي.