העטעראָגעניטי פון מענטשלעכע סקעלעטאַל מוסקל פייבערז ווייַטער פון די מיאָזין שווער קייט

א דאנק פארן באזוכן nature.com. די בראַוזער ווערסיע וואָס איר ניצט האט באַגרענעצטע CSS שטיצע. פֿאַר דער בעסטער דערפאַרונג, רעקאָמענדירן מיר צו ניצן די לעצטע בראַוזער ווערסיע (אָדער דיאַקטיווירן קאָמפּאַטיביליטי מאָדע אין אינטערנעט עקספּלאָרער). דערצו, צו ענשור ווייטערדיקע שטיצע, וועט די וועבזייטל זיין פריי פון סטילן און דזשאַוואַסקריפּט.
סקעלעטאַל מוסקל איז אַ העטעראָגענע געוועב צוזאַמענגעשטעלט מערסטנס פון מיאָפיברילס, וואָס אין מענטשן זענען טיפּיש קלאַסיפיצירט אין דרייַ טייפּס: איינער "פּאַמעלעך" (טיפּ 1) און צוויי "שנעלע" (טיפּן 2A און 2X). אָבער, העטעראָגעניטי צווישן און אין טראדיציאנעלן מיאָפיבריל טייפּס בלייבט שוואַך פארשטאנען. מיר האָבן געווענדט טראַנסקריפּטאָמיק און פּראָטעאָמיק צוגאַנגען צו 1050 און 1038 יחיד מיאָפיברילס פון מענטשלעך וואַסטוס לאַטעראַליס, ריספּעקטיוולי. די פּראָטעאָמיק לערנען אַרייַנגערעכנט מענער, און די טראַנסקריפּטאָמיק לערנען אַרייַנגערעכנט 10 מענער און 2 פרויען. אין אַדישאַן צו מיאָסין שווער קייט יסאָפאָרמז, מיר יידענטאַפייד מעטאַבאַליק פּראָטעינס, ריבאָסאָמאַל פּראָטעינס, און סעלולאַר דזשאַנקשאַנאַל פּראָטעינס ווי קוואלן פון מולטידימענשאַנאַל ינטערמיאָפיבריל וועריאַביליטי. דערצו, טראָץ די יידענטיפיקאַציע פון ​​קלאַסטערס פון פּאַמעלעך און שנעל פייבערז, אונדזער דאַטן סאַגדזשעסט אַז טיפּ 2X פייבערז זענען פענאָטיפּיקלי נישט אונטערשיידלעך פון אנדערע שנעל-טוויטש פייבערז. דערצו, מיאָסין שווער קייט-באזירט קלאַסאַפאַקיישאַן איז נישט גענוג צו באַשרייַבן די מיאָפייבער פענאָטיפּ אין נעמאַלין מיאָפּאַטיעס. אינסגעזאַמט, ווײַזן אונדזערע דאַטן אויף מולטידימענסיאָנעלער מיאָפֿײַבער העטעראָגעניטי, מיט קוועלער פֿון וואַריאַציע וואָס גייען ווײַטער פֿון מיאָזין שווערע קייט יסאָפֿאָרמען.
צעלולארע העטעראגעניטי איז אן אינהערענטע אייגנשאפט פון אלע ביאלאגישע סיסטעמען, וואס ערלויבט צעלן צו ספעציאליזירן זיך צו באגעגענען די פארשידענע באדערפענישן פון געוועבן און צעלן.1 די טראדיציאנעלע בליק אויף סקעלעטאלע מוסקל פיברע העטעראגעניטי איז געווען אז מאטאר נעוראנען דעפינירן דעם פיברע טיפ אין א מאטאר איינהייט, און אז פיברע טיפ (ד.ה. טיפ 1, טיפ 2A, און טיפ 2X אין מענטשן) ווערט באשטימט דורך די אייגנשאפטן פון מיאסין שווערע קייט (MYH) איזאפארמען.2 דאס איז געווען אנפאנגס באזירט אויף זייער pH ATPase אינסטאַביליטעט,3,4 און שפעטער אויף זייער מאלעקולארער אויסדרוק פון MYH.5 אבער, מיט דער אידענטיפיקאציע און דערנאך אקצעפטאנץ פון "געמישטע" פיברעס וואס קא-אויסדריקן קייפל MYHs אין פארשידענע פראפארציעס, ווערן סקעלעטאלע מוסקל פיברעס מער און מער באטראכט אלס א קאנטינעום אנשטאט אלס באזונדערע פיברע טיפן.6 טראץ דעם, פארלאזט זיך דאס פעלד נאך שטארק אויף MYH אלס דער ערשטיקער קלאסיפיצירער פאר מיאפייבער קלאסיפיקאציע, א בליק וואס איז מסתמא באאיינפלוסט דורך די לימיטאציעס און באדייטנדע בייאסן פון פריע ראודענט שטודיעס וועמענס MYH אויסדרוק פראפיילן און קייט פון פיברע טיפן אנדערש פון יענע אין מענטשן.2 די סיטואציע ווערט ווייטער קאמפליצירט דורך דעם פאקט אז פארשידענע מענטשלעכע סקעלעטאלע מוסקלן ווייזן א פארשידענע קייט פון פיברע טיפן.7 די וואַסטוס לאַטעראַליס איז אַ געמישטער מוסקל מיט אַ מיטלמעסיקן (און דעריבער רעפּרעזענטאַטיוון) MYH אויסדרוק פּראָפיל.7 דערצו, זיין גרינגקייט פון סאַמפּלינג מאכט עס דער בעסטער-געשטודירטער מוסקל אין מענטשן.
אזוי, אן אומפארטייאישע אויספארשונג פון סקעלעטאַל מוסקל פיברע דייווערסיטי מיט שטארקע "אָמיקס" מכשירים איז קריטיש אבער אויך שווער, טיילווייז צוליב די מולטינוקלעאַטעד נאַטור פון סקעלעטאַל מוסקל פיבערס. אבער, טראַנסקריפּטאָמיקס8,9 און פּראָטעאָמיקס10 טעכנאָלאָגיעס האָבן דורכגעמאַכט אַ רעוואָלוציע אין סענסיטיוויטי אין די לעצטע יאָרן צוליב פארשידענע טעקנאַלאַדזשיקאַל אַדוואַנסאַז, וואָס ערמעגליכט די אַנאַליז פון סקעלעטאַל מוסקל אין איין-פיברע האַכלאָטע. אלס רעזולטאַט, איז באַדייטנדיק פּראָגרעס געמאַכט געוואָרן אין כאַראַקטעריזירן איין-פיברע דייווערסיטי און זייער ענטפער צו אַטראָפיק סטימולי און יידזשינג11,12,13,14,15,16,17,18. וויכטיג, די טעקנאַלאַדזשיקאַל אַדוואַנסאַז האָבן קלינישע אַפּלאַקיישאַנז, וואָס ערמעגליכט מער דיטיילד און פּינקטלעך כאַראַקטעריזאַציע פון ​​קראַנקייט-פארבונדענע דיסרעגולאַציע. למשל, די פּאַטאָפֿיזיאָלאָגיע פון ​​נעמאַלינע מיאָפּאַטי, איינער פון די מערסט פּראָסט ירושה מוסקל חולאתן (MIM 605355 און MIM 161800), איז קאָמפּלעקס און צעמישט.19,20 דעריבער, אַ בעסערע כאַראַקטעריזאַציע פון ​​די דיסרעגולאַציע פון ​​סקעלעטאַל מוסקל פיבערס קען פירן צו באַדייטנדיק אַדוואַנסאַז אין אונדזער פארשטאנד פון דעם קראַנקייט.
מיר האָבן אַנטוויקלט מעטאָדן פֿאַר טראַנסקריפּטאָמישע און פּראָטעאָמישע אַנאַליז פון איין סקעלעטאַל מוסקל פייבערז, מאַנועל אפגעזונדערט פון מענטשלעכע ביאָפּסי ספּעסאַמאַנז און זיי אַפּליייד צו טויזנטער פייבערז, וואָס האָט אונדז דערלויבט צו אויספאָרשן די צעלולאַרע העטעראָגעניטי פון מענטשלעכע סקעלעטאַל מוסקל פייבערז. אין דעם פאַרלויף פון דער אַרבעט, האָבן מיר דעמאָנסטרירט די מאַכט פון טראַנסקריפּטאָמישע און פּראָטעאָמישע פענאָטיפּינג פון מוסקל פייבערז און אידענטיפיצירט מעטאַבאַלישע, ריבאָסאָמאַל און צעלולאַרע דזשאַנקשאַנאַל פּראָטעאינען ווי באַטייַטיקע קוואלן פון אינטערפייבער וועריאַביליטי. דערצו, ניצנדיק דעם פּראָטעאָמישן וואָרקפלאָו, האָבן מיר כאַראַקטעריזירט די קלינישע רעלאַוואַנס פון נעמאַטאָדע מיאָפּאַטי אין איין סקעלעטאַל מוסקל פייבערז, אַנטפּלעקנדיק אַ קאָאָרדינירטע פֿאַרשייבונג צו ניט-אָקסידאַטיווע פייבערז אומאָפּהענגיק פון פייבער טיפּ באַזירט אויף MYH.
כדי צו אויספארשן די העטעראגעניטי פון מענטשלעכע סקעלעטאַל מוסקל פייבערז, האָבן מיר אַנטוויקלט צוויי וואָרקפלאָוז צו געבן מעגלעכקייט טראַנסקריפּטאָם און פּראָטעאָם אַנאַליז פון איין סקעלעטאַל מוסקל פייבערז (פיגור 1A און סאַפּלעמענטאַרי פיגור 1A). מיר האָבן אַנטוויקלט און אָפּטימיזירט עטלעכע מעטאָדאָלאָגישע טריט, פון מוסטער סטאָרידזש און פּרעזערוויישאַן פון RNA און פּראָטעין אָרנטלעכקייט ביז אָפּטימיזירן דורכפיר פֿאַר יעדן צוגאַנג. פֿאַר טראַנסקריפּטאָם אַנאַליז, דאָס איז דערגרייכט געוואָרן דורך ינסערטינג מוסטער-ספּעציפֿיש מאָלעקולאַר באַרקאָודז אין די ערשט שריט פון פאַרקערט טראַנסקריפּציע, אַלאַוינג 96 פייבערז צו זיין פּולד פֿאַר עפעקטיוו דאַונסטרים פּראַסעסינג. טיפער סיקוואַנסינג (±1 מיליאָן רידז פּער פיברע) קאַמפּערד צו טראדיציאנעלן איין-צעל צוגאַנגען ווייטער ענריטשט די טראַנסקריפּטאָם דאַטן. 21 פֿאַר פּראָטעאָמיקס, האָבן מיר געניצט אַ קורץ כראָמאַטאָגראַפֿיש גראַדיענט (21 מינוט) קאַמביינד מיט DIA-PASEF דאַטן אַקוויזישאַן אויף אַ timsTOF מאַסע ספּעקטראָמעטער צו אָפּטימיזירן פּראָטעאָם טיפקייַט בשעת מיינטיינינג הויך דורכפיר. 22,23 כדי צו אויספארשן די העטעראגעניטי פון געזונטע סקעלעטאַלע מוסקל פייבערז, האָבן מיר כאַראַקטעריזירט די טראַנסקריפּטאָמעס פון 1,050 יחיד פייבערז פון 14 געזונטע דערוואַקסענע דאָנאָרס און די פּראָטעאָמעס פון 1,038 פייבערז פון 5 געזונטע דערוואַקסענע דאָנאָרס (צוגאב טאַבעלע 1). אין דעם פּאַפּיר, ווערן די דאַטאַסעץ באַצייכנט ווי די 1,000-פייבער טראַנסקריפּטאָמעס און פּראָטעאָמעס, ריספּעקטיוולי. אונדזער צוגאַנג האט דעטעקטירט אַ גאַנץ פון 27,237 טראַנסקריפּטן און 2,983 פּראָטעינס אין די 1,000-פייבער טראַנסקריפּטאָמישע און פּראָטעאָמישע אַנאַליזעס (פיגור 1A, צוגאב דאַטאַסעץ 1-2). נאָך פילטערינג די טראַנסקריפּטאָמישע און פּראָטעאָמישע דאַטאַסעץ פֿאַר >1,000 דעטעקטעד גענעס און 50% גילטיקע ווערטן פּער פייבער, זענען ווייטערדיקע ביאָאינפאָרמאַטיק אַנאַליזעס דורכגעפירט געוואָרן פֿאַר 925 און 974 פייבערז אין דעם טראַנסקריפּטאָם און פּראָטעאָם, ריספּעקטיוולי. נאך פילטערירן, איז א דורכשניט פון 4257 ± 1557 גענעס און 2015 ± 234 פראטעאינען (דורכשניט ± SD) דעטעקטירט געווארן פער פיבער, מיט באגרענעצטע אינטער-אינדיווידועלע וועריאַביליטי (צוגאב פיגורן 1B–C, צוגאב דאטן-זאמלונגען 3–4). אבער, אינערליכע וועריאַביליטי איז געווען מער אויסגעשפראכן צווישן די באטייליקטע, מסתּמא צוליב אונטערשיידן אין RNA/פּראָטעין אויסגעבן צווישן פיבערס פון פארשידענע לענג און קראָס-סעקשאַנאַל שטחים. פאר רוב פראטעאינען (>2000), איז דער קאעפיציענט פון וועריאַציע געווען אונטער 20% (צוגאב פיגור 1D). ביידע מעטאָדן האבן ערלויבט צו כאפן א ברייטע דינאמישע קייט פון טראַנסקריפּטן און פראטעאינען מיט הויך אויסגעדריקטע סיגנאַטורן וויכטיג פאר מוסקל קאנטראקציע (למשל, ACTA1, MYH2, MYH7, TNNT1, TNNT3) (צוגאב פיגורן 1E–F). רוב פון די אידענטיפיצירטע אייגנשאפטן זענען געווען געמיינזאם צווישן די טראַנסקריפּטאָמישע און פּראָטעאָמישע דאטן-זאמלונגען (צוגאב פיגור 1G), און די דורכשניטלעכע UMI/LFQ אינטענסיטעטן פון די אייגנשאפטן זענען געווען גאַנץ גוט קאָרעלירט (r = 0.52) (צוגאב פיגור 1H).
טראַנסקריפּטאָמיקס און פּראָטעאָמיקס וואָרקפלאָו (באשאַפֿן מיט BioRender.com). BD דינאַמישע קייט קורוועס פֿאַר MYH7, MYH2, און MYH1, און קאַלקיאַלייטיד טרעשאָולדז פֿאַר פיברע טיפּ אַסיינמאַנט. E, F פאַרשפּרייטונג פון MYH אויסדרוק אַריבער פייבערז אין טראַנסקריפּטאָמיקס און פּראָטעאָמיקס דאַטאַסעץ. G, H יוניפאָרם דייווערסיטי אַפּראָקסימאַטיאָן און פּראַדזשעקשאַן (UMAP) פּלאָץ פֿאַר טראַנסקריפּטאָמיקס און פּראָטעאָמיקס קאָלירט דורך MYH-באזירט פיברע טיפּ. I, J שטריך פּלאָץ ווייַזונג MYH7, MYH2, און MYH1 אויסדרוק אין טראַנסקריפּטאָמיקס און פּראָטעאָמיקס דאַטאַסעץ.
מיר האָבן זיך ערשט גענומען צו באַשטימען MYH-באַזירט פיברע טיפּ צו יעדער פיברע ניצנדיק אַן אָפּטימיזירטן צוגאַנג וואָס נוצט אויס די הויכע סענסיטיוויטי און דינאַמישע קייט פון MYH אויסדרוק אין אָמיקס דאַטאַסעץ. פריערדיקע שטודיעס האָבן גענוצט אַרביטראַרע טרעשאָולדז צו לייבאַלן פיבערס ווי ריין טיפּ 1, טיפּ 2A, טיפּ 2X, אָדער געמישט באַזירט אויף אַ פאַרפעסטיקט פּראָצענט פון אויסדרוק פון פאַרשידענע MYHs11,14,24. מיר האָבן גענוצט אַן אַנדער צוגאַנג אין וועלכן די אויסדרוק פון יעדער פיברע איז געווען ראַנגקט דורך די MYHs וואָס מיר האָבן גענוצט צו טיפּן די פיבערס: MYH7, MYH2, און MYH1, וואָס קאָרעספּאָנדירן צו טיפּ 1, טיפּ 2A, און טיפּ 2X פיבערס, ריספּעקטיוולי. מיר האָבן דאַן מאַטעמאַטיש קאַלקולירט דעם נידעריקערן בייגונג פונקט פון יעדער רעזולטאַט קורווע און גענוצט עס ווי אַ טרעשאָולד צו באַשטימען פיבערס ווי פּאָזיטיוו (העכער דעם טרעשאָולד) אָדער נעגאַטיוו (אונטער דעם טרעשאָולד) פֿאַר יעדער MYH (פיגור 1B-D). די דאַטן ווייַזן אַז MYH7 (פיגור 1B) און MYH2 (פיגור 1C) האָבן מער באַזונדערע אויף/אויס אויסדרוק פּראָופיילז אויף די RNA מדרגה קאַמפּערד צו די פּראָטעין מדרגה. טאקע, אויף דעם פּראָטעין לעוועל, זייער ווייניק פייבערס האבן נישט אויסגעדריקט MYH7, און קיין פייבער האט נישט געהאט 100% MYH2 אויסדרוק. מיר האבן דערנאך גענוצט פאר-באשטימטע אויסדרוק טרעשאָולדס צו צוטיילן MYH-באזירטע פייבער טיפן צו אלע פייבערס אין יעדן דאַטאַסעט. למשל, MYH7+/MYH2-/MYH1- פייבערס זענען צוגעטיילט געווארן צו טיפ 1, בשעת MYH7-/MYH2+/MYH1+ פייבערס זענען צוגעטיילט געווארן צו געמישטע טיפ 2A/2X (זעה סופּלעמענטאַרי טאַבעלע 2 פאר א פולשטענדיקע באַשרייַבונג). צוזאַמעננעמענדיג אלע פייבערס, האבן מיר באמערקט א באַמערקעוודיק ענלעכע פאַרשפּרייטונג פון MYH-באזירטע פייבער טיפן ביי ביידע די RNA (פיגור 1E) און פּראָטעין (פיגור 1F) לעוועלס, בשעת די רעלאַטיווע קאָמפּאָזיציע פון ​​MYH-באזירטע פייבער טיפן האט זיך געטוישט צווישן יחידים, ווי ערוואַרטעט (סופּלעמענטאַרי פיגור 2A). רובֿ פייבערס זענען קלאַסיפיצירט געווארן ווי אָדער ריין טיפ 1 (34-35%) אָדער טיפ 2A (36-38%), כאָטש א באַטייטיקע צאָל פון געמישטע טיפ 2A/2X פייבערס זענען אויך דעטעקטירט געווארן (16-19%). א שטארקער אונטערשייד איז אז ריינע טיפ 2X פייבערס האבן נאר געקענט דעטעקטירט ווערן אויף דער RNA לעוועל, אבער נישט אויף דער פּראָטעין לעוועל, וואס ווייזט אז שנעלע MYH אויסדרוק איז לפחות טיילווייז רעגולירט נאך-טראנסקריפציאנעל.
מיר האָבן וואַלידירט אונדזער פּראָטעאָמיקס-באַזירטע MYH פיברע טייפּינג מעטאָדע ניצנדיק אַנטיבאָדי-באַזירטע דאָט בלאָטינג, און ביידע מעטאָדן האָבן דערגרייכט 100% הסכמה אין אידענטיפיצירן ריינע טיפּ 1 און טיפּ 2A פיבערס (זען סאַפּלעמענטאַרי פיגור 2B). אָבער, דער פּראָטעאָמיקס-באַזירטער צוגאַנג איז געווען מער סענסיטיוו, מער עפֿעקטיוו אין אידענטיפיצירן געמישטע פיבערס, און קוואַנטיפיצירן די פּראָפּאָרציע פון ​​יעדן MYH גען אין יעדער פיברע. די דאַטן דעמאָנסטרירן די עפֿעקטיווקייט פון ניצן אַן אָביעקטיוון, העכסט סענסיטיוון אָמיקס-באַזירטן צוגאַנג צו כאַראַקטעריזירן סקעלעטאַל מוסקל פיברע טיפּן.
מיר האָבן דעמאָלט גענוצט די קאָמבינירטע אינפֿאָרמאַציע וואָס איז געגעבן געוואָרן דורך טראַנסקריפּטאָמיקס און פּראָטעאָמיקס צו אָביעקטיוו קלאַסיפֿיצירן מיאָפֿייבערס באַזירט אויף זייער גאַנצן טראַנסקריפּטאָם אָדער פּראָטעאָם. ניצנדיק די יוניפֿאָרם מאַניפֿאָולד אַפּראָקסימאַציע און פּראָיעקציע (UMAP) מעטאָדע צו רעדוצירן די דימענסיאָנאַליטעט צו זעקס הויפּט קאָמפּאָנענטן (צוגאב פֿיגורן 3A–B), זענען מיר געווען ביכולת צו וויזואַליזירן מיאָפֿייבער וועריאַביליטי אין דעם טראַנסקריפּטאָם (פֿיגור 1G) און פּראָטעאָם (פֿיגור 1H). באַמערקענסווערט, מיאָפֿייבערס זענען נישט גרופּירט געוואָרן דורך פּאַרטיסיפּאַנץ (צוגאב פֿיגורן 3C–D) אָדער טעסט טעג (צוגאב פֿיגור 3E) אין די טראַנסקריפּטאָמיקס אָדער פּראָטעאָמיקס דאַטאַסעץ, וואָס סאַגדזשעסט אַז אינער-סוביעקט וועריאַביליטי אין סקעלעטאַל מוסקל פֿייבערס איז העכער ווי צווישן-סוביעקט וועריאַביליטי. אין די UMAP פּלאָט, זענען ארויסגעקומען צוויי באַזונדערע קלאַסטערס וואָס רעפּרעזענטירן "שנעלע" און "פּאַמעלעכע" מיאָפֿייבערס (פֿיגורן 1G–H). MYH7+ (לאַנגזאַמע) מיאָפייבערס זענען געווען געקלאסטערט ביים פּאָזיטיוון פּאָל פון UMAP1, בשעת MYH2+ און MYH1+ (שנעלע) מיאָפייבערס זענען געווען געקלאסטערט ביים נעגאַטיוון פּאָל פון UMAP1 (פיגורן 1I–J). אָבער, קיין אונטערשייד איז נישט געמאַכט געוואָרן צווישן שנעל-טוויטש פיבער טיפּן (ד"ה, טיפּ 2A, טיפּ 2X, אָדער געמישט 2A/2X) באַזירט אויף MYH אויסדרוק, וואָס סאַגדזשעסט אַז MYH1 (פיגור 1I–J) אָדער אַנדערע קלאַסישע 2X מיאָפייבער מאַרקערס ווי ACTN3 אָדער MYLK2 (צוגאב פיגורן 4A–B) אויסדרוק דיפערענצירט נישט צווישן פאַרשידענע מיאָפייבער טיפּן ווען מען באַטראַכט דעם גאַנצן טראַנסקריפּטאָם אָדער פּראָטעאָם. דערצו, קאַמפּערד מיט MYH2 און MYH7, ווייניק טראַנסקריפּטן אָדער פּראָטעאינען זענען געווען פּאָזיטיוו קאָרעלירט מיט MYH1 (צוגאב פיגורן 4C–H), וואָס סאַגדזשעסט אַז MYH1 שעפע שפיגלט נישט גאָר אָפּ דעם מיאָפייבער טראַנסקריפּטאָם/פּראָטעאָם. ענלעכע מסקנות זענען דערגרייכט געוואָרן ווען מען האט אָפּגעשאַצט די געמישטע אויסדרוק פון די דריי MYH איזאָפאָרמען אויף דעם UMAP לעוועל (צוגאב בילדער 4I-J). אַזוי, כאָטש 2X פֿאַזערס קענען אידענטיפֿיצירט ווערן אויף דעם טראַנסקריפּט לעוועל באַזירט אויף MYH קוואַנטיפיקאַציע אַליין, זענען MYH1+ פֿאַזערס נישט אונטערשיידלעך פֿון אַנדערע שנעלע פֿאַזערס ווען מען באַטראַכט דעם גאַנצן טראַנסקריפּטאָם אָדער פּראָטעאָם.
אלס אן ערשטע אויספארשונג פון לאנגזאמע פיברע העטעראגעניטי ווייטער פון MYH, האבן מיר אפגעשאצט פיר באשטימטע לאנגזאמע פיברע טיפ-ספעציפישע פראטעאינען: TPM3, TNNT1, MYL3, און ATP2A22. לאנגזאמע פיברע סובטיפן האבן געוויזן הויכע, כאטש נישט גאנץ, פּירסאָן קארעלאציעס מיט MYH7 אין ביידע טראנסקריפטאמיקס (צוגאב פיגור 5A) און פראטעאמיקס (צוגאב פיגור 5B). אומגעפער 25% און 33% פון לאנגזאמע פיבערס זענען נישט קלאסיפיצירט געווארן אלס ריינע לאנגזאמע פיבערס דורך אלע גענע/פראטעין סובטיפן אין טראנסקריפטאמיקס (צוגאב פיגור 5C) און פראטעאמיקס (צוגאב פיגור 5D), בהתאמה. דעריבער, לאנגזאמע פיברע קלאסיפיקאציע באזירט אויף קייפל גענע/פראטעין סובטיפן פירט איין צוגעלייגטע קאמפלעקסיטעט, אפילו פאר פראטעאינען באקאנט צו זיין פיברע טיפ-ספעציפיש. דאס סאגדזשעסט אז פיברע קלאסיפיקאציע באזירט אויף איזאפארמען פון אן איינציקע גענע/פראטעין פאמיליע מעג נישט גענוג אפשפיגלען די אמתע העטעראגעניטי פון סקעלעטאלע מוסקל פיבערס.
כדי ווייטער צו אויספארשן די פענאטיפישע וועריאַביליטי פון מענטשלעכע סקעלעטאַל מוסקל פייבערז אויף דער וואָג פון דעם גאַנצן אָמיקס מאָדעל, האָבן מיר דורכגעפירט אומפּאַרטייישע דימענסיאָנאַליטעט רעדוקציע פון ​​די דאַטן ניצן פּרינציפּאַל קאָמפּאָנענט אַנאַליז (PCA) (פיגור 2A). ענלעך צו UMAP פּלאָץ, ניט דער באַטייליקטער און ניט דער טעסט טאָג האָבן באַאיינפלוסט פיברע קלאַסטערינג אויף דער PCA מדרגה (צוגאב פיגורן 6A–C). אין ביידע דאַטאַסעץ, MYH-באַזירט פיברע טיפּ איז דערקלערט געוואָרן דורך PC2, וואָס האָט געוויזן אַ קלאַסטער פון פּאַמעלעך-טוויטש טיפּ 1 פייבערז און אַ צווייטן קלאַסטער מיט שנעל-טוויטש טיפּ 2A, טיפּ 2X, און געמישטע 2A/2X פייבערז (פיגור 2A). אין ביידע דאַטאַסעץ, די צוויי קלאַסטערס זענען פארבונדן געוואָרן דורך אַ קליינע צאָל געמישטע טיפּ 1/2A פייבערז. ווי געריכט, אָווועררעפּרעזענטאַציע אַנאַליז פון די הויפּט PC דרייווערס האָט באַשטעטיקט אַז PC2 איז געטריבן געוואָרן דורך קאָנטראַקטיל און מעטאַבאַליק סיגנאַטשערז (פיגור 2B און צוגאב פיגורן 6D–E, צוגאב דאַטאַסעץ 5–6). אינגאנצן, איז געפונען געווארן אז MYH-באזירטע פיברע טיפ איז גענוג צו דערקלערן קאנטינעווערליכע וועריאציע צוזאמען PC2, מיט דער אויסנאם פון אזוי גערופענע 2X פיבערס וואס זענען געווען פארשפרייט איבערן גאנצן טראנסקריפטאם אינעם שנעלן קלאסטער.
א. הויפט קאמפאנענט אנאליז (PCA) פלאטס פון טראנסקריפטאם און פראטעאם דאטאסעטס קאלירט לויט פיבער טיפ באזירט אויף MYH. ב. אנרייכערונג אנאליז פון טראנסקריפט און פראטעין דרייווערס אין PC2 און PC1. סטאטיסטישע אנאליז איז דורכגעפירט געווארן מיטן קלאסטערפראפילער פעקל און בענדזשאַמיני-האכבערג אדזשאסטירטע p-ווערטן. ג, ד. PCA פלאטס קאלירט לויט אינטערסעלולארע אדכעזשאן גענע אנטאלאגיע (GO) טערמינען אין דעם טראנסקריפטאם און קאסטאמער GO טערמינען אין דעם פראטעאם. פײַלן רעפרעזענטירן טראנסקריפט און פראטעין דרייווערס און זייערע ריכטונגען. ה, ו. יוניפארם מאַניפאָולד אפראקסימאציע און פראיעקציע (UMAP) פֿעיִטשער פלאטס פון קליניש רעלעוואנטע פֿעיִטשערס וואס ווײַזן אויסדרוק גראַדיענטן אומאפהענגיק פון לאנגזאמע/שנעלע פיבער טיפ. ז, ח. קארעלאציעס צווישן PC2 און PC1 דרייווערס אין טראנסקריפטאָמעס און פראטעאָמעס.
אומגעריכט, MYH-באזירט מיאָפייבער טיפּ האט דערקלערט בלויז דעם צווייטן העכסטן גראַד פון וועריאַביליטי (PC2), וואָס סאַגדזשעסטיד אַז אַנדערע ביאָלאָגישע פאַקטאָרן וואָס זענען נישט פֿאַרבונדן מיט MYH-באזירט מיאָפייבער טיפּ (PC1) שפּילן אַ וויכטיקע ראָלע אין רעגולירן סקעלעטאַל מוסקל פייבער העטעראָגעניטי. אָווועררעפּרעזענטאַציע אַנאַליז פון די שפּיץ דרייווערס אין PC1 האט גילוי אַז וועריאַביליטי אין PC1 איז געווען בפֿרט באַשטימט דורך צעל-צעל אַדכיזשאַן און ריבאָסאָם אינהאַלט אין די טראַנסקריפּטאָם, און קאָסטאַמערעס און ריבאָסאָמאַל פּראָטעינס אין די פּראָטעאָם (פיגור 2B און סאַפּלעמענטאַרי פיגורן 6D-E, סאַפּלעמענטאַרי דאַטאַ סעט 7). אין סקעלעטאַל מוסקל, קאָסטאַמערעס פאַרבינדן די Z-דיסק צו די סאַרקאָלעמאַ און זענען ינוואַלווד אין קראַפט טראַנסמיסיע און סיגנאַלינג. 25 אַנאָטייטיד PCA פּלאָץ ניצן צעל-צעל אַדכיזשאַן (טראַנסקריפּטאָם, פיגור 2C) און קאָסטאַמער (פּראָטעאָם, פיגור 2D) פֿעיִקייטן גילוי אַ שטאַרק לינקס פֿאַרשייבונג אין PC1, וואָס ינדיקייץ אַז די פֿעיִקייטן זענען ענריטשט אין זיכער פייבערז.
א מער דעטאלירטע אויספארשונג פון מיאָפייבער קלאַסטערינג אויף די UMAP לעוועל האט געוויזן אז רוב אייגנשאפטן האבן אויסגעשטעלט א מיאָפייבער טיפ-אומאפהענגיקן MYH-באזירטן אויסדרוק גראַדיענט אלא ווי מיאָפייבער סובקלאַסטער-ספּעציפיש. די קאָנטינעויטעט איז באמערקט געווארן פאר עטלעכע גענעס פארבונדן מיט פּאַטאַלאַדזשיקאַלע באדינגונגען (פיגור 2E), אַזאַ ווי CHCHD10 (נעוראָמוסקולאַרע קרענק), SLIT3 (מוסקל אַטראָפי), CTDNEP1 (מוסקל קרענק). די קאָנטינעויטעט איז אויך באמערקט געווארן איבערן פּראָטעאָם, אַרייַנגערעכנט פּראָטעאינען פארבונדן מיט נעוראָלאָגישע דיסאָרדערס (UGDH), אינסולין סיגנאַלינג (PHIP), און טראַנסקריפּציע (HIST1H2AB) (פיגור 2F). צוזאַמען, די דאַטן ווייזן קאָנטינעויטעט אין פייבער טיפ-אומאפהענגיקן פּאַמעלעכן/שנעלן טוויטש העטעראָגעניטי איבער פאַרשידענע מיאָפייבערס.
אינטערעסאנט, דרייווער גענעס אין PC2 האבן געוויזן גוטע טראַנסקריפּטאָם-פּראָטעאָם קאָרעלאַציע (r = 0.663) (פיגור 2G), וואָס סאַגדזשעסט אַז פּאַמעלעך- און שנעל-טוויטש פיברע טייפּס, און אין באַזונדער די קאָנטראַקטיל און מעטאַבאַליק פּראָפּערטיעס פון סקעלעטאַל מוסקל פייבערז, זענען טראַנסקריפּשאַנאַלי רעגולירט. אָבער, דרייווער גענעס אין PC1 האבן נישט געוויזן קיין טראַנסקריפּאָם-פּראָטעאָם קאָרעלאַציע (r = -0.027) (פיגור 2H), וואָס סאַגדזשעסט אַז ווערייישאַנז וואָס זענען נישט פֿאַרבונדן מיט פּאַמעלעך/שנעל-טוויטש פיברע טייפּס זענען לאַרגעלי רעגולירט נאָך-טראַנסקריפּשאַן. ווייַל ווערייישאַנז אין PC1 זענען בפֿרט דערקלערט דורך ריבאָסאָמאַל גענע אָנטאָלאָגיע טערמינען, און געגעבן אַז ריבאָסאָמעס שפּילן אַ קריטיש און ספּעשאַלייזד ראָלע אין דער צעל דורך אַקטיוולי אָנטייל נעמען אין און השפּעה פּראָטעין איבערזעצונג,31 מיר האָבן ווייטער גענומען צו ונטערזוכן דעם אומגעריכט ריבאָסאָמאַל העטעראָגעניטי.
מיר האָבן ערשט געפֿאַרבט דעם פּראָטעאָמיקס פּרינציפּאַל קאָמפּאָנענט אַנאַליז פּלאַנעווען לויט דער רעלאַטיווער שעפע פֿון פּראָטעאינען אין דעם GOCC טערמין "ציטאָפּלאַזמישער ריבאָסאָם" (פֿיגור 3A). כאָטש דער טערמין איז ענריטשט אויף דער פּאָזיטיווער זייט פֿון PC1, וואָס רעזולטירט אין אַ קליינעם גראַדיענט, ריבאָסאָמאַל פּראָטעאינען טרייבן די פּאַרטישאַנינג אין ביידע ריכטונגען פֿון PC1 (פֿיגור 3A). ריבאָסאָמאַל פּראָטעאינען ענריטשט אויף דער נעגאַטיווער זייט פֿון PC1 האָבן אַרייַנגענומען RPL18, RPS18, און RPS13 (פֿיגור 3B), בשעת RPL31, RPL35, און RPL38 (פֿיגור 3C) זענען געווען די הויפּט טרייבערס אויף דער פּאָזיטיווער זייט פֿון PC1. אינטערעסאַנט, RPL38 און RPS13 זענען געווען העכסט אויסגעדריקט אין סקעלעטאַל מוסקל קאַמפּערד צו אַנדערע געוועבן (צוגאב פֿיגור 7A). די באַזונדערע ריבאָסאָמאַל סיגנאַטשערז אין PC1 זענען נישט באמערקט געוואָרן אין דעם טראַנסקריפּטאָם (צוגאב פֿיגור 7B), וואָס ווײַזט אויף פּאָסט-טראַנסקריפּשאַנאַל רעגולאַציע.
א. הויפּט קאָמפּאָנענט אַנאַליז (PCA) פּלאָט קאָלירט לויט ציטאָפּלאַזמישע ריבאָסאָמאַל גענע אָנטאָלאָגיע (GO) טערמינען אַריבער דעם פּראָטעאָם. פײַלן ווײַזן די ריכטונג פון פּראָטעין-מעדיאַטעד וואַריאַציע אין דעם PCA פּלאָט. ליניע לענג קאָרעספּאָנדירט צו די הויפּט קאָמפּאָנענט כעזשבן פֿאַר אַ געגעבן פּראָטעין. ב, ג. PCA שטריך פּלאָץ פֿאַר RPS13 און RPL38. ד. אַנסופּערווייזד כייעראַרקיקאַל קלאַסטערינג אַנאַליז פון ציטאָפּלאַזמישע ריבאָסאָמאַל פּראָטעינס. ה. סטרוקטורעל מאָדעל פון די 80S ריבאָסאָם (PDB: 4V6X) כיילייטינג ריבאָסאָמאַל פּראָטעינס מיט פאַרשידענע שעפעדיקייטן אין סקעלעטאַל מוסקל פייבערז. ו. ריבאָסאָמאַל פּראָטעינס מיט פאַרשידענע סטאָיכיאַמעטרי לאָקאַליזירט לעבן די mRNA אַרויסגאַנג קאַנאַל.
די קאנצעפטן פון ריבאָסאָמאַל העטעראָגעניטי און ספּעציאַליזאַציע זענען שוין פריער פארגעשטעלט געוואָרן, לויט וועלכער די אנוועזנהייט פון באַזונדערע ריבאָסאָם סובפּאָפּולאַציעס (ריבאָסאָם העטעראָגעניטי) קען דירעקט השפּעה האָבן אויף פּראָטעין איבערזעצונג אין פאַרשידענע געוועבן32 און צעלן33 דורך די סעלעקטיווע איבערזעצונג פון ספּעציפֿישע mRNA טראַנסקריפּט פּאָאָלס34 (ריבאָסאָם ספּעציאַליזאַציע). כּדי צו ידענטיפיצירן סובפּאָפּולאַציעס פון ריבאָסאָמאַל פּראָטעאינען קאָ-אויסגעדריקט אין סקעלעטאַל מוסקל פייבערז, האָבן מיר דורכגעפירט אַן אַנסופּערווייזד כייעראַרקישע קלאַסטערינג אַנאַליז פון ריבאָסאָמאַל פּראָטעאינען אין דעם פּראָטעאָם (פיגור 3D, סאַפּלעמענטאַרי דאַטאַ סעט 8). ווי געריכט, האָבן ריבאָסאָמאַל פּראָטעאינען נישט קלאַסטערד לויט פייבער טיפּ באַזירט אויף MYH. אָבער, מיר האָבן אידענטיפיצירט דריי באַזונדערע קלאַסטערס פון ריבאָסאָמאַל פּראָטעאינען; דער ערשטער קלאַסטער (ribosomal_cluster_1) איז קאָרעגולירט מיט RPL38 און דעריבער האט געוואקסן אויסדרוק אין פייבערז מיט אַ positive PC1 פּראָפיל. דער צווייטער קלאַסטער (ribosomal_cluster_2) איז קאָרעגולירט מיט RPS13 און איז עלעוואַטעד אין פייבערז מיט אַ negative PC1 פּראָפיל. דער דריטער קלאַסטער (ribosomal_cluster_3) ווייזט נישט קיין קאָאָרדינירטע דיפערענציעלע אויסדרוק אין סקעלעטאַל מוסקל פייבערז און קען באַטראַכט ווערן ווי דער "האַרץ" סקעלעטאַל מוסקל ריבאָסאָמאַל פּראָטעין. ביידע ריבאָסאָמאַל קלאַסטערס 1 און 2 אַנטהאַלטן ריבאָסאָמאַל פּראָטעאינען וואָס זענען פריער געוויזן געוואָרן צו רעגולירן אַלטערנאַטיווע איבערזעצונג (למשל, RPL10A, RPL38, RPS19, און RPS25) און פאַנגקשאַנאַל השפּעה האָבן אויף אַנטוויקלונג (למשל, RPL10A, RPL38).34,35,36,37,38 אין איינקלאַנג מיט די PCA רעזולטאַטן, די באמערקטע העטעראָגענע רעפּרעזענטאַציע פון ​​די ריבאָסאָמאַל פּראָטעאינען אַריבער פייבערז האט אויך געוויזן קאָנטינויִטעט (צוגאב פיגור 7C).
כדי צו וויזואַליזירן די אָרט פון העטעראָגענע ריבאָסאָמאַל פּראָטעאינען אין די ריבאָסאָם, האָבן מיר גענוצט אַ סטרוקטורעל מאָדעל פון די מענטשלעכע 80S ריבאָסאָם (פּראָטעין דאַטאַ באַנק: 4V6X) (פיגור 3E). נאָך אפגעזונדערט ריבאָסאָמאַל פּראָטעאינען וואָס געהערן צו פאַרשידענע ריבאָסאָמאַל קלאַסטערס, זייערע אָרטן זענען נישט געווען ענג אויסגעשטעלט, וואָס סאַגדזשעסט אַז אונדזער צוגאַנג האט נישט צושטעלן באַרייַכערונג פֿאַר זיכער מקומות/פראַקציעס פון די ריבאָסאָם. אינטערעסאַנט, אָבער, די פּראָפּאָרציע פון ​​גרויסע סוביוניט פּראָטעאינען אין קלאַסטער 2 איז געווען נידעריקער ווי אין קלאַסטערס 1 און 3 (צוגאב פיגור 7D). מיר האָבן באמערקט אַז פּראָטעאינען מיט געביטן סטאָיכיאָמעטרי אין סקעלעטאַל מוסקל פייבערז זענען געווען פּרעדאָמינאַנטלי לאָקאַליזירט צו די ריבאָסאָם ייבערפלאַך (פיגור 3E), קאָנסיסטענט מיט זייער פיייקייט צו ינטעראַקט מיט ינערלעך ריבאָסאָם אַרייַנטרעטן פּלאַץ (IRES) עלעמענטן אין פאַרשידענע mRNA פּאָפּולאַציעס, דערמיט קאָואָרדאַנייטינג סעלעקטיוו איבערזעצונג. 40, 41 דערצו, פילע פּראָטעאינען מיט געביטן סטאָיכיאָמעטרי אין סקעלעטאַל מוסקל פייבערז זענען ליגן לעבן פאַנגקשאַנאַל מקומות אַזאַ ווי די mRNA אַרויסגאַנג טונעל (פיגור 3F), וואָס סעלעקטיוולי רעגולירן טראַנסליישאַנאַל ילאָנגגיישאַן און אַרעסט פון ספּעציפיש פּעפּטיידז. 42 אין קורצן, אונדזערע דאַטן פֿאָרשלאָגן אַז די סטאָיכיאָמעטריע פֿון סקעלעטאַלע מוסקל ריבאָסאָמאַל פּראָטעאינען ווײַזט העטעראָגעניטי, וואָס רעזולטירט אין אונטערשיידן צווישן סקעלעטאַלע מוסקל פֿײַבערס.
מיר האָבן זיך ווייטער גענומען צו אידענטיפיצירן שנעל- און לאנגזאם-ציטנדיקע פייבער סיגנאַטורן און אויספאָרשן די מעכאַניזמען פון זייער טראַנסקריפּציאָנעלער רעגולאַציע. פאַרגלייכנדיק די שנעל- און לאנגזאם-ציטנדיקע פייבער קלאַסטערס דעפינירט דורך UMAP אין די צוויי דאַטאַסעץ (פיגורן 1G–H און 4A–B), האָבן טראַנסקריפּטאָמישע און פּראָטעאָמישע אַנאַליזן אידענטיפיצירט 1366 און 804 דיפערענציעל שעפעדיק פֿעיִקייטן, ריספּעקטיוולי (פיגורן 4A–B, סאַפּלעמענטאַרי דאַטאַסעץ 9–12). מיר האָבן באמערקט די דערוואַרטעטע דיפערענצן אין סיגנאַטורן שייך צו סאַרקאָמערן (למשל, טראָפּאָמיאָזין און טראָפּאָנין), עקסייטיישאַן-קאַנטראַקשאַן קאַפּלינג (SERCA יסאָפאָרמז), און ענערגיע מעטאַבאָליזאַם (למשל, ALDOA און CKB). דערצו, טראַנסקריפּטן און פּראָטעאינען וואָס רעגולירן פּראָטעין יוביקוויטינאַציע זענען דיפערענציעל אויסגעדריקט אין שנעל- און לאנגזאם-ציטנדיקע פייבערס (למשל, USP54, SH3RF2, USP28, און USP48) (פיגורן 4A–B). דערצו, די מיקראָביאַל פּראָטעין גענע RP11-451G4.2 (DWORF), וואָס איז פריער געוויזן געוואָרן צו זיין דיפערענציעל אויסגעדריקט אַריבער לאַם מוסקל פיברע טייפּס43 און פֿאַרשטאַרקט SERCA טעטיקייט אין קאַרדיאַק מוסקל44, איז געווען באַדייטנד אַפּראָוגראַלד אין פּאַמעלעך סקעלעטאַל מוסקל פיבערז (פיגור 4A). סימילאַרלי, אויף די יחיד פיברע מדרגה, באַדייטנדיק דיפעראַנסיז זענען באמערקט אין באַוווסט סיגנאַטשערז אַזאַ ווי מעטאַבאָליזאַם-פֿאַרבונדענע לאַקטאַטע דעהידראָגענאַזע יסאָפאָרמז (LDHA און LDHB, פיגור 4C און סאַפּלעמענטאַרי פיגור 8A)45,46 ווי געזונט ווי פריער אומבאַקאַנט פיברע-טיפּ-ספּעציפיש סיגנאַטשערז (אַזאַ ווי IRX3, USP54, USP28, און DPYSL3) (פיגור 4C). עס איז געווען אַ באַדייטנדיק אָוווערלאַפּ פון דיפערענציעל אויסגעדריקט פֿעיִקייטן צווישן די טראַנסקריפּטאָמיק און פּראָטעאָמיק דאַטאַסעץ (סאַפּלעמענטאַרי פיגור 8B), ווי געזונט ווי אַ פאָולד ענדערונג קאָרעליישאַן געטריבן דער הויפּט דורך די מער פּראַנאַונסט דיפערענטשאַל אויסדרוק פון סאַרקאָמערע פֿעיִקייטן (סאַפּלעמענטאַרי פיגור 8C). באַמערקענסווערט, עטלעכע סיגנאַטורן (למשל USP28, USP48, GOLGA4, AKAP13) האָבן געוויזן שטאַרקע פּאָסט-טראַנסקריפּציאָנעלע רעגולאַציע בלויז אויף דעם פּראָטעאָמישן לעוועל און האָבן געהאַט לאַנגזאַמע/שנעלע טוויטש פיברע טיפּ-ספּעציפֿישע אויסדרוק פּראָופיילן (צוגאב פיגור 8C).
A און B וואולקאן פּלאָטן וואָס פאַרגלייַכן פּאַמעלעכע און שנעלע קלאַסטערס אידענטיפיצירט דורך די יוניפאָרם מאַניפאָולד אַפּראָקסימאַציע און פּראָיעקציע (UMAP) פּלאָטן אין פיגורן 1G–H. קאָלירטע פּונקטן רעפּרעזענטירן טראַנסקריפּטן אָדער פּראָטעאינען וואָס זענען באַדייטנד אַנדערש ביי FDR < 0.05, און טונקעלערע פּונקטן רעפּרעזענטירן טראַנסקריפּטן אָדער פּראָטעאינען וואָס זענען באַדייטנד אַנדערש ביי לאָג ענדערונג > 1. צוויי-וועג סטאַטיסטישע אַנאַליז איז דורכגעפירט געוואָרן מיטן DESeq2 וואַלד טעסט מיט בענדזשאַמיני-האָכבערג אַדזשאַסטיד p ווערטן (טראַנסקריפּטאָמיקס) אָדער די לימאַ לינעאַר מאָדעל מעטאָדע מיט עמפּיריש בייעסיאַן אַנאַליז, נאכגעגאנגען דורך בענדזשאַמיני-האָכבערג אַדזשאַסטמענט פֿאַר קייפל פאַרגלייַכן (פּראָטעאָמיקס). C סיגנאַטורע פּלאָטן פון אויסגעקליבענע דיפערענציעל אויסגעדריקטע גענעס אָדער פּראָטעאינען צווישן פּאַמעלעכע און שנעלע פיבערס. D ענריטשמענט אַנאַליז פון באַדייטנד דיפערענציעל אויסגעדריקטע טראַנסקריפּטן און פּראָטעאינען. אָוווערלאַפּינג ווערטן זענען ענריטשט אין ביידע דאַטאַסעץ, טראַנסקריפּטאָם ווערטן זענען ענריטשט בלויז אין דעם טראַנסקריפּטאָם, און פּראָטעאָם ווערטן זענען ענריטשט בלויז אין דעם פּראָטעאָם. סטאַטיסטישע אַנאַליז איז דורכגעפירט געוואָרן מיטן קלאַסטערפּראָפילער פּעקל מיט בענדזשאַמיני-האָכבערג אַדזשאַסטיד p-ווערטן. E. פיבער טיפ-ספעציפישע טראנסקריפציע פאקטארן אידענטיפיצירט דורך SCENIC באזירט אויף SCENIC-דערייווד רעגולאַטאָר ספּעציפֿישיטי סקאָרז און דיפערענטשאַל mRNA אויסדרוק צווישן פיבער טיפן. F. פּראָפילירונג פון אויסגעקליבענע טראנסקריפציע פאקטארן דיפערענטשאַל אויסגעדריקט צווישן פּאַמעלעכע און שנעלע פיבערס.
מיר האָבן דעמאָלט דורכגעפירט אַן איבעררעפּרעזענטאַציע אַנאַליז פון דיפערענציעל רעפּרעזענטירטע גענעס און פּראָטעאינען (פיגור 4D, סאַפּלעמענטאַל דאַטאַ סעט 13). פּאַטוויי ענריטשמענט פֿאַר פֿעיִקייטן וואָס האָבן זיך אַנדערש צווישן די צוויי דאַטאַסעץ האָט אַנטפּלעקט ערוואַרטעטע אונטערשיידן, אַזאַ ווי פעטי זויער β-אָקסידאַציע און קעטאָן מעטאַבאָליזם פּראָצעסן (פּאַמעלעכע פֿייבערס), מיאָפילאַמענט/מוסקל קאָנטראַקציע (שנעלע און פּאַמעלעכע פֿייבערס, ריספּעקטיוולי), און קאַרבאָוכיידרייט קאַטאַבאַליק פּראָצעסן (שנעלע פֿייבערס). סערין/טהרעאָנין פּראָטעין פאָספאַטאַסע טעטיקייט איז אויך געווען עלעוואַטעד אין שנעלע פֿייבערס, געטריבן דורך פֿעיִקייטן אַזאַ ווי די רעגולאַטאָרישע און קאַטאַליטיק פאָספאַטאַסע סובוניץ (PPP3CB, PPP1R3D, און PPP1R3A), וואָס זענען באַקאַנט צו רעגולירן גלייקאָגען מעטאַבאָליזם (47) (סאַפּלעמענטאַל פיגורן 8D–E). אַנדערע וועגן וואָס זענען באַרייכערט געוואָרן מיט שנעלע פֿײַבערס האָבן אַרײַנגענומען פּראָצעסירנדיקע (P-) קערפּערס (YTHDF3, TRIM21, LSM2) אין דעם פּראָטעאָם (צוגאב פֿיגור 8F), וואָס זענען מעגלעך פֿאַרבונדן מיט פּאָסט-טראַנסקריפּציאָנעלער רעגולאַציע (48), און טראַנסקריפּציע פֿאַקטאָר אַקטיוויטעט (SREBF1, RXRG, RORA) אין דעם טראַנסקריפּטאָם (צוגאב פֿיגור 8G). לאַנגזאַמע פֿײַבערס זענען באַרייכערט געוואָרן מיט אָקסידאָרעדוקטאַז אַקטיוויטעט (BDH1, DCXR, TXN2) (צוגאב פֿיגור 8H), אַמיד בינדינג (CPTP, PFDN2, CRYAB) (צוגאב פֿיגור 8I), עקסטראַסעלולאַרע מאַטריץ (CTSD, ADAMTSL4, LAMC1) (צוגאב פֿיגור 8J), און רעצעפּטאָר-ליגאַנד אַקטיוויטעט (FNDC5, SPX, NENF) (צוגאב פֿיגור 8K).
כדי צו באַקומען ווייטערדיקע איינבליק אין די טראַנסקריפּציאָנעלע רעגולאַציע וואָס ליגט אונטער די קעראַקטעריסטיקס פון לאַנגזאַמע/שנעלע מוסקל פייבערס, האָבן מיר דורכגעפירט אַ טראַנסקריפּציע פאַקטאָר ענריטשמענט אַנאַליז מיט SCENIC49 (Supplementary Data Set 14). פילע טראַנסקריפּציע פאַקטאָרן זענען באַדייטנד ענריטשט צווישן שנעלע און לאַנגזאַמע מוסקל פייבערס (פיגור 4E). דאָס האָט אַרייַנגענומען טראַנסקריפּציע פאַקטאָרן ווי MAFA, וואָס איז פריער געווען פֿאַרבונדן מיט שנעלער מוסקל פייבער אַנטוויקלונג,50 ווי אויך עטלעכע טראַנסקריפּציע פאַקטאָרן וואָס זענען פריער נישט פֿאַרבונדן מיט מוסקל פייבער טיפּ-ספּעציפֿישע דזשין פּראָגראַמען. צווישן די, PITX1, EGR1, און MYF6 זענען געווען די מערסט ענריטשט טראַנסקריפּציע פאַקטאָרן אין שנעלע מוסקל פייבערס (פיגור 4E). אין קאַנטראַסט, ZSCAN30 און EPAS1 (אויך באַקאַנט ווי HIF2A) זענען געווען די מערסט ענריטשט טראַנסקריפּציע פאַקטאָרן אין לאַנגזאַמע מוסקל פייבערס (פיגור 4E). אין איינקלאַנג מיט דעם, איז MAFA אויסגעדריקט געוואָרן אויף העכערע לעוועלס אין דער UMAP געגנט וואָס קאָרעספּאָנדירט צו שנעלע מוסקל פייבערס, בשעת EPAS1 האָט געהאַט דעם פאַרקערטן אויסדרוק מוסטער (פיגור 4F).
אין צוגאב צו באקאנטע פּראָטעין-קאָדירנדיקע גענעס, זענען דא פילע נישט-קאָדירנדיקע RNA ביאָטיפּס וואָס קענען זיין ינוואַלווד אין די רעגולאַציע פון ​​מענטשלעכער אַנטוויקלונג און קראַנקייט. 51, 52 אין טראַנסקריפּטאָם דאַטאַסעץ, עטלעכע נישט-קאָדירנדיקע RNAs ווייַזן פיברע טיפּ ספּעסיפיסיטי (פיגור 5A און סאַפּלעמענטאַרי דאַטאַסעט 15), אַרייַנגערעכנט LINC01405, וואָס איז העכסט ספּעסיפיסיטי פֿאַר פּאַמעלעך פייבערז און איז געמאלדן צו זיין פאַרקלענערט אין מוסקל פון פּאַטיענץ מיט מיטאָטשאָנדריאַל מיאָפּאַטי. 53 אין קאַנטראַסט, RP11-255P5.3, קאָראַספּאַנדינג צו די lnc-ERCC5-5 דזשין (https://lncipedia.org/db/transcript/lnc-ERCC5-5:2) 54, ווייזט שנעל פיברע טיפּ ספּעסיפיסיטי. ביידע LINC01405 (https://tinyurl.com/x5k9wj3h) און RP11-255P5.3 (https://tinyurl.com/29jmzder) ווייזן סקעלעטאַל מוסקל ספּעציפֿישקייט (צוגאב בילדער 9A–B) און האָבן קיין באַקאַנטע קאָנטראַקטיל גענעס אין זייער 1 Mb גענאָמישן געגנט, וואָס סאַגדזשעסט אַז זיי שפּילן אַ ספּעציאַליזירטע ראָלע אין רעגולירן פיברע טיפּן אלא ווי רעגולירן שכנים קאָנטראַקטיל גענעס. די לאַנגזאַמע/שנעלע פיברע טיפּ-ספּעציפֿישע אויסדרוק פּראָופֿילן פון LINC01405 און RP11-255P5.3, ריספּעקטיוולי, זענען באַשטעטיקט געוואָרן מיט RNAscope (בילדער 5B–C).
א. נישט-קאדירנדיקע RNA טראנסקריפּטן זענען באַדייטנד רעגולירט אין לאַנגזאַם- און שנעל-ציטשן מוסקל פייבערז. ב. רעפּרעזענטאַטיווע RNAscope בילדער וואָס ווייַזן די לאַנגזאַם- און שנעל-ציטשן פיבער טיפּ ספּעסיפיסיטי פון LINC01405 און RP11-255P5.3, ריספּעקטיוולי. סקאַלע באַר = 50 μm. ג. קוואַנטיפיקאַציע פון ​​​​מיאָפייבער טיפּ-ספּעציפיש נישט-קאדירנדיקע RNA אויסדרוק ווי באַשטימט דורך RNAscope (n = 3 ביאָפּסיעס פון אומאָפּהענגיקע יחידים, קאַמפּערינג שנעל און לאַנגזאַם מוסקל פייבערז אין יעדער יחיד). סטאַטיסטיש אַנאַליסיס איז דורכגעפירט מיט אַ צוויי-טיילד סטודענט ס ט-טעסט. באָקס פּלאָץ ווייַזן די מעדיאַן און די ערשטע און דריט קוואַרטילעס, מיט וויסקאָרס וואָס ווייַזן צו די מינימום און מאַקסימום ווערטן. ד. דע נאָוואָ מיקראָביאַל פּראָטעין אידענטיפיקאַציע וואָרקפלאָו (באשאפן מיט BioRender.com). ה. די מיקראָביאַל פּראָטעין LINC01405_ORF408:17441:17358 איז ספּאַסיפיקלי אויסגעדריקט אין לאַנגזאַם סקעלעטאַל מוסקל פייבערז (n=5 ביאָפּסיעס פון אומאָפּהענגיקע פּאַרטיסיפּאַנץ, קאַמפּערינג שנעל און לאַנגזאַם מוסקל פייבערז אין יעדער פּאַרטיסיפּאַנט). סטאַטיסטישע אַנאַליז איז דורכגעפירט געוואָרן מיטן לים לינעאַרן מאָדעל מעטאָד קאָמבינירט מיט אַן עמפּירישן בייעסישן צוגאַנג, נאכגעפאָלגט דורך דעם בענדזשאַמיני-האָכבערג מעטאָד פֿאַר קייפל פֿאַרגלייַכן מיט פּ-ווערט אַדזשאַסטמענט. קעסטל פּלאָץ ווייַזן די מעדיאַן, ערשטע און דריטע קוואַרטילן, מיט וויסקערס וואָס ווײַזן אויף די מאַקסימום/מינימום ווערטן.
לעצטנס, שטודיעס האבן געוויזן אז אסאך מעגלעכע נישט-קאדירנדע טראנסקריפּטן קאדירן טראַנסקריבירטע מיקראָביעלע פּראָטעאינען, עטלעכע פון ​​וועלכע רעגולירן מוסקל פונקציע. 44, 55 צו אידענטיפיצירן מיקראָביעלע פּראָטעאינען מיט פּאָטענציעלער פיברע טיפּ ספּעציפֿישקייט, האבן מיר געזוכט אונדזער 1000 פיברע פּראָטעאָם דאַטאַסעט ניצן אַ מנהג FASTA טעקע מיט די סיקוואַנסן פון נישט-קאדירנדע טראנסקריפּטן (n = 305) געפֿונען אין די 1000 פיברע טראַנסקריפּטאָם דאַטאַסעט (פיגור 5D). מיר האבן אידענטיפיצירט 197 מיקראָביעלע פּראָטעאינען פון 22 פאַרשידענע טראנסקריפּטן, 71 פון וועלכע זענען געווען דיפערענטשאַלי רעגולירט צווישן פּאַמעלעכע און שנעלע סקעלעטאַל מוסקל פיבערס (סאַפּלעמענטאַרי פיגור 9C און סאַפּלעמענטאַרי דאַטאַ סעט 16). פֿאַר LINC01405, דריי מיקראָביעלע פּראָטעין פּראָדוקטן זענען אידענטיפיצירט געוואָרן, איינער פון וועלכע האט געוויזן ענלעכע פּאַמעלעכע פיברע ספּעציפֿישקייט צו זיין טראַנסקריפּט (פיגור 5E און סאַפּלעמענטאַרי פיגור 9D). אזוי, האבן מיר אידענטיפיצירט LINC01405 ווי אַ גען וואָס קאדירט אַ מיקראָביעלע פּראָטעין ספּעציפֿיש פֿאַר פּאַמעלעכע סקעלעטאַל מוסקל פיבערס.
מיר האָבן אַנטוויקלט אַן אַלגעמיינע וואָרקפלאָו פֿאַר גרויס-וואָג פּראָטעאָמיק כאַראַקטעריזאַציע פון ​​יחיד מוסקל פייבערז און אידענטיפיצירט רעגולאַטאָרס פון פיברע העטעראָגעניטי אין געזונטע שטאַטן. מיר האָבן געווענדט דעם וואָרקפלאָו צו פֿאַרשטיין ווי נעמאַלין מיאָפּאַטיעס ווירקן סקעלעטאַל מוסקל פיברע העטעראָגעניטי. נעמאַלין מיאָפּאַטיעס זענען ירושה מוסקל חולאתן וואָס פאַרשאַפן מוסקל שוואַכקייט און, אין אַפעקטאַד קינדער, פאָרשטעלן מיט אַ קייט פון קאַמפּלאַקיישאַנז אַרייַנגערעכנט רעספּעראַטאָרי נויט, סקאָליאָסיס און לימיטעד גליד מאָביליטי. 19,20 טיפּיקאַללי, אין נעמאַלין מיאָפּאַטיעס, פּאַטאַדזשעניק וועריאַנץ אין גענעס אַזאַ ווי אַקטין אַלפאַ 1 (ACTA1) רעזולטאַט אין אַ פּרעדאָמינאַנס פון פּאַמעלעך-טוויטש פיברע מיאָפייַבער זאַץ, כאָטש דעם ווירקונג איז העטעראָגענעס. איין באַמערקעוודיק אויסנאַם איז טראָפּאָנין T1 נעמאַלין מיאָפּאַטי (TNNT1), וואָס האט אַ פּרעדאָמינאַנס פון שנעל פייבערז. אַזוי, אַ בעסער פארשטאנד פון די העטעראָגעניטי אַנדערלייינג די סקעלעטאַל מוסקל פיברע דיסרעגולאַטיאָן באמערקט אין נעמאַלין מיאָפּאַטיעס קען העלפֿן צו אַנראַוואַל די קאָמפּלעקס שייכות צווישן די חולאתן און מיאָפייַבער טיפּ.
קאַמפּערד מיט געזונטע קאָנטראָלס (n=3 פּער גרופּע), מיאָפֿייבערס אפגעזונדערט פון נעמאַלין מיאָפּאַטי פּאַציענטן מיט מוטאַציעס אין די ACTA1 און TNNT1 גענעס האָבן געוויזן באַדייטנדיקע מיאָפֿייבער אַטראָפֿיע אָדער דיסטראָפֿיע (פיגור 6A, סאַפּלעמענטאַרי טאַבעלע 3). דאָס האָט פאָרגעשטעלט באַדייטנדיקע טעכנישע טשאַלאַנדזשיז פֿאַר פּראָטעאָמיק אַנאַליז רעכט צו דער לימיטירטער סומע פון ​​​​פאַראַן מאַטעריאַל. טראָץ דעם, זענען מיר געווען ביכולת צו דעטעקטירן 2485 פּראָטעינס אין 272 סקעלעטאַל מיאָפֿייבערס. נאָך פילטערינג פֿאַר לפּחות 1000 קוואַנטיפיצירטע פּראָטעינס פּער פֿייבער, זענען 250 פֿייבערס אונטערטעניק געוואָרן צו אַ סאַבסאַקוואַנט ביאָאינפאָרמאַטיק אַנאַליז. נאָך פילטערינג, איז אַ דורכשניטלעך פון 1573 ± 359 פּראָטעינס פּער פֿייבער קוואַנטיפיצירט געוואָרן (סאַפּלעמענטאַרי פיגור 10A, סאַפּלעמענטאַרי דאַטן סעץ 17-18). באַמערקענסווערט, טראָץ דער באַדייטנדיקער רעדוקציע אין פֿייבער גרייס, איז די פּראָטעאָמע טיפקייַט פון נעמאַלין מיאָפּאַטי פּאַציענט סאַמפּאַלז בלויז באַשיידן רידוסט. דערצו, די פארארבעטונג פון די דאטן מיט אונזערע אייגענע FASTA טעקעס (אריינגערעכנט נישט-קאדירנדע טראנסקריפּטן) האט אונז ערלויבט צו אידענטיפיצירן פינף מיקראביאלע פראטעאינען אין סקעלעטאלע מיאפייבערס פון נעמאלינע מיאפאטיע פאציענטן (צוגאב דאטן סעט 19). די דינאמישע ראיאן פון די פראטעאום איז געווען באדייטנד ברייטער, און די גאנצע פראטעאינען אין דער קאנטראל גרופע האבן גוט קארעלירט מיט די רעזולטאטן פון א פריערדיגער 1000-פייבער פראטעאום אנאליז (צוגאב בילד 10B-C).
א. מיקראָסקאָפּישע בילדער וואָס ווײַזן פֿאַזער אַטראָפֿיע אָדער דיסטראָפֿיע און די דאָמינאַנץ פֿון פֿאַרשידענע פֿאַזער טיפּן באַזירט אויף MYH אין ACTA1 און TNNT1 נעמאַלינע מיאָפּאַטיעס (NM). סקאַלע באַר = 100 μm. כּדי צו פֿאַרזיכערן רעפּראָדוצירבאַרקייט פֿון פֿאַרבונג אין ACTA1 און TNNT1 פּאַציענטן, זענען דרײַ פּאַציענט ביאָפּסיעס געפֿאַרבט געוואָרן צוויי ביז דרײַ מאָל (פֿיר סעקשאַנז פּער פֿאַל) איידער מען האָט אויסגעקליבן רעפּרעזענטאַטיווע בילדער. ב. פֿאַזער טיפּ פּראָפּאָרציעס אין פּאַרטיסיפּאַנץ באַזירט אויף MYH. ג. פּרינציפּאַל קאָמפּאָנענט אַנאַליז (PCA) פּלאָט פֿון סקעלעטאַל מוסקל פֿאַזערס אין פּאַציענטן מיט נעמאַלינע מיאָפּאַטיעס און קאָנטראָלן. ד. סקעלעטאַל מוסקל פֿאַזערס פֿון פּאַציענטן מיט נעמאַלינע מיאָפּאַטיעס און קאָנטראָלן פּראָיעקטירט אויף אַ PCA פּלאָט באַשטימט פֿון די 1000 פֿאַזערס אַנאַליזירט אין פֿיגור 2. למשל, וואולקאַן פּלאָטן וואָס פֿאַרגלײַכן די אונטערשיידן צווישן פּאַרטיסיפּאַנץ מיט ACTA1 און TNNT1 נעמאַלינע מיאָפּאַטיעס און קאָנטראָלן, און צווישן פּאַרטיסיפּאַנץ מיט ACTA1 און TNNT1 נעמאַלינע מיאָפּאַטיעס. קאלירטע קרייזן באצייכענען פראטעאינען וואס זענען געווען באדייטנד אנדערש ביי π < 0.05, און טונקעלע פונקטן באצייכענען פראטעאינען וואס זענען געווען באדייטנד אנדערש ביי FDR < 0.05. סטאטיסטישע אנאליז איז דורכגעפירט געווארן ניצנדיג די לימא לינעארע מאדעל מעטאד און עמפירישע בייעסישע מעטאדן, נאכגעפאלגט דורך א p-ווערט קארעקציע פאר קייפל פארגלייכן ניצנדיג די בענדזשאַמיני-האכבערג מעטאד. H. אנרייכערונג אנאליז פון באדייטנד דיפערענציעל אויסגעדריקטע פראטעאינען איבער די גאנצע פראטעאם און אין טיפ 1 און 2A פיברעס. סטאטיסטישע אנאליז איז דורכגעפירט געווארן ניצנדיג די קלאסטערפראפילער פעקל און בענדזשאַמיני-האכבערג קארעגירטע p-ווערטן. I, J. הויפט קאמפאנענט אנאליז (PCA) פלאטס קאלירט דורך עקסטראסעלולארע מאטריץ און מיטאכאנדריעלע גענע אנטאלאגיע (GO) טערמינען.
ווייל נעמאַלין מיאָפּאַטיעס קענען השפּעה האָבן אויף דעם פּראָפּאָרציע פון ​​MYH-אויסדריקנדיקע מיאָפייַבער טיפּן אין סקעלעטאַל מוסקל,19,20 האָבן מיר ערשט אויסגעפאָרשט די MYH-אויסדריקנדיקע מיאָפייַבער טיפּן אין פּאַציענטן מיט נעמאַלין מיאָפּאַטיעס און קאָנטראָלן. מיר האָבן באַשטימט דעם מיאָפייַבער טיפּ מיט אַן אומפּאַרטיייש מעטאָד וואָס איז פריער באַשריבן געוואָרן פֿאַר דעם 1000 מיאָפייַבער אַסיי (צוגאב בילדער 10D-E) און ווידער נישט געקענט ידענטיפיצירן ריינע 2X מיאָפייַבערס (פיגור 6B). מיר האָבן באמערקט אַ העטעראָגענע ווירקונג פון נעמאַלין מיאָפּאַטיעס אויף מיאָפייַבער טיפּ, ווייל צוויי פּאַציענטן מיט ACTA1 מוטאַציעס האָבן געהאַט אַ פאַרגרעסערטן פּראָפּאָרציע פון ​​טיפּ 1 מיאָפייַבערס, בשעת צוויי פּאַציענטן מיט TNNT1 נעמאַלין מיאָפּאַטי האָבן געהאַט אַ פאַרקלענערטן פּראָפּאָרציע פון ​​טיפּ 1 מיאָפייַבערס (פיגור 6B). טאקע, די אויסדרוק פון MYH2 און שנעלע טראָפּאָנין איזאָפאָרמען (TNNC2, TNNI2, און TNNT3) איז געווען פאַרקלענערט אין ACTA1-נעמאַלין מיאָפּאַטיעס, בשעת MYH7 אויסדרוק איז געווען פאַרקלענערט אין TNNT1-נעמאַלין מיאָפּאַטיעס (צוגאב פיגור 11A). דאָס איז קאָנסיסטענט מיט פריערדיקע באַריכטן פון העטעראָגענע מיאָפייבער טיפּ סוויטשינג אין נעמאַלין מיאָפּאַטיעס.19,20 מיר האָבן באַשטעטיקט די רעזולטאַטן דורך ימיונאָכיסטאָכעמיע און געפֿונען אַז פּאַציענטן מיט ACTA1-נעמאַלין מיאָפּאַטי האָבן געהאַט אַ פּרעדאָמינאַנס פון טיפּ 1 מיאָפייבערס, בשעת פּאַציענטן מיט TNNT1-נעמאַלין מיאָפּאַטי האָבן געהאַט די פאַרקערטע מוסטער (פיגור 6A).
אויף דער איין-פייבער פּראָטעאָם מדרגה, האָבן סקעלעטאַל מוסקל פייבערז פון ACTA1 און TNNT1 נעמאַלין מיאָפּאַטי פּאַציענטן זיך צוזאַמענגעקלאַסטערט מיט דער מערהייט פון קאָנטראָל פייבערז, מיט TNNT1 נעמאַלין מיאָפּאַטי פייבערז בכלל זייענדיק די מערסט ערנסט אַפעקטאַד (פיגור 6C). דאָס איז געווען באַזונדערס קלאָר ווען מען האָט געפּלאָטעד פּרינציפּאַל קאָמפּאָנענט אַנאַליז (PCA) פּלאָץ פון פּסעוודאָ-ינפלייטיד פייבערז פֿאַר יעדן פּאַציענט, מיט TNNT1 נעמאַלין מיאָפּאַטי פּאַציענטן 2 און 3 וואָס דערשייַנען די מערסט ווייַט פון קאָנטראָל סאַמפּאַלז (צוגאב פיגור 11B, צוגאב דאַטאַ סעט 20). צו בעסער פֿאַרשטיין ווי פייבערז פון מיאָפּאַטי פּאַציענטן פאַרגלייכן צו געזונט פייבערז, האָבן מיר גענוצט דיטיילד אינפֿאָרמאַציע באקומען פון פּראָטעאָמיק אַנאַליז פון 1,000 פייבערז פון געזונטע דערוואַקסענע פּאַרטיסיפּאַנץ. מיר האָבן פּראַדזשעקטאַד פייבערז פון די מיאָפּאַטי דאַטאַסעט (ACTA1 און TNNT1 נעמאַלין מיאָפּאַטי פּאַציענטן און קאָנטראָלס) אויף די PCA פּלאָץ באקומען פון די 1000-פייבער פּראָטעאָמיק אַנאַליז (פיגור 6D). די פאַרשפּרייטונג פון MYH פיברע טיפּן צוזאמען PC2 אין קאָנטראָל פיברעס איז געווען ענלעך צו דער פיברע פאַרשפּרייטונג באַקומען פון די 1000-פיברע פּראָטעאָמיק אַנאַליז. אָבער, רובֿ פיברעס אין נעמאַלין מיאָפּאַטי פּאַטיענץ האָבן זיך אראָפּגערוקט PC2, אָוווערלאַפּנדיק מיט געזונטע שנעל-טוויטש פיברעס, ראַגאַרדלאַס פון זייער נאַטירלעכער MYH פיברע טיפּ. אַזוי, כאָטש פּאַטיענץ מיט ACTA1 נעמאַלין מיאָפּאַטי האָבן געוויזן אַ פֿאַרשייבונג צו טיפּ 1 פיברעס ווען קוואַנטיפיצירט ניצן MYH-באַזירטע מעטאָדן, ביידע ACTA1 נעמאַלין מיאָפּאַטי און TNNT1 נעמאַלין מיאָפּאַטי האָבן גערוקט די סקעלעטאַל מוסקל פיברע פּראָטעאָמע צו שנעל-טוויטש פיברעס.
מיר האָבן דעמאָלט גלייך פֿאַרגליכן יעדע פּאַציענט גרופּע מיט געזונטע קאָנטראָלן און אידענטיפֿיצירט 256 און 552 דיפערענציעל אויסגעדריקטע פּראָטעאינען אין ACTA1 און TNNT1 נעמאַלינע מיאָפּאַטיעס, ריספּעקטיוולי (פיגור 6E–G און סאַפּלעמענטאַרי פיגור 11C, סאַפּלעמענטאַרי דאַטן סעט 21). גענע ענריטשמענט אַנאַליז האָט אַנטפּלעקט אַ קאָאָרדינירטע פֿאַרקלענערונג אין מיטאָטשאָנדריאַל פּראָטעאינען (פיגור 6H–I, סאַפּלעמענטאַרי דאַטן סעט 22). איבעראשנד, טראָץ די דיפערענציעלע פּרעדאָמינאַנס פון פֿאַזער טיפּן אין ACTA1 און TNNT1 נעמאַלינע מיאָפּאַטיעס, איז די פֿאַרקלענערונג געווען גאָר אומאָפּהענגיק פֿון די MYH-באַזירטע פֿאַזער טיפּ (פיגור 6H און סאַפּלעמענטאַרי פיגורן 11D–I, סאַפּלעמענטאַרי דאַטן סעט 23). דריי מיקראָביאַל פּראָטעאינען זענען אויך רעגולירט געוואָרן אין ACTA1 אָדער TNNT1 נעמאַלינע מיאָפּאַטיעס. צוויי פון די מיקראָפּראָטעאינען, ENSG00000215483_TR14_ORF67 (אויך באַקאַנט ווי LINC00598 אָדער Lnc-FOXO1) און ENSG00000229425_TR25_ORF40 (lnc-NRIP1-2), האָבן געוויזן דיפערענציעלע שעפע בלויז אין טיפּ 1 מיאָפייבערס. עס איז פריער געמאלדן געוואָרן אַז ENSG00000215483_TR14_ORF67 שפּילט אַ ראָלע אין צעל ציקל רעגולאַציע. 56 אויף דער אַנדערער זייט, ENSG00000232046_TR1_ORF437 (וואָס קאָרעספּאָנדירט צו LINC01798) איז געווען געוואקסן אין ביידע טיפּ 1 און טיפּ 2A מיאָפייבערס אין ACTA1-נעמאַלין מיאָפּאַטי קאַמפּערד מיט געזונטע קאָנטראָלן (צוגאב פיגור 12A, צוגאב דאַטן סעט 24). אין קאנטראסט, ריבאָסאָמאַל פּראָטעאינען זענען לאַרגעלי נישט געווען אַפעקטירט דורך נעמאַלין מיאָפּאַטי, כאָטש RPS17 איז געווען דאַונרעגולירט אין ACTA1 נעמאַלין מיאָפּאַטי (פיגור 6E).
אנרייכערונג אנאליז האט אויך געוויזן אן אויפרעגונג פון די אימונע סיסטעם פראצעסן אין ACTA1 און TNNT1 נעמאַלינע מיאָפּאַטיעס, בשעת צעל אדכעזשאַן איז אויך געוואקסן אין TNNT1 נעמאַלינע מיאָפּאַטי (פיגור 6H). די אנרייכערונג פון די עקסטראַסעלולאַרע פאַקטאָרן איז געווען רעפלעקטירט דורך די עקסטראַסעלולאַרע מאַטריץ פּראָטעינס וואָס האָבן פארשיבט PCA אין PC1 און PC2 אין א נעגאַטיווער ריכטונג (ד"ה, צו די מערסט אַפעקטירטע פייבערז) (פיגור 6J). ביידע פּאַציענט גרופּעס האָבן געוויזן געוואקסן אויסדרוק פון עקסטראַסעלולאַרע פּראָטעינס ינוואַלווד אין אימונע רעספּאָנסעס און סאַרקאָלעמאַל פאַרריכטן מעקאַניזאַמז, אַזאַ ווי אַנעקסינס (ANXA1, ANXA2, ANXA5)57,58 און זייער ינטעראַקטינג פּראָטעין S100A1159 (צוגאב פיגורן 12B-C). דעם פּראָצעס איז פריער געמאלדן צו זיין ענכאַנסט אין מוסקולאַר דיסטראָפיעס60 אָבער, צו אונדזער וויסן, איז נישט פריער געווען פֿאַרבונדן מיט נעמאַלינע מיאָפּאַטיעס. נאָרמאַל פונקציע פון ​​דעם מאָלעקולאַר מאַשינערי איז פארלאנגט פֿאַר סאַרקאָלעמאַל פאַרריכטן נאָך שאָדן און פֿאַר די פיוזשאַן פון ניי געשאפן מיאָסייץ מיט מיאָפייבערז58,61. אזוי, די פארגרעסערטע טעטיקייט פון דעם פראצעס אין ביידע פאציענט גרופעס סאגדזשעסטירט א רעפאראטיווע רעאקציע צו שאָדן געפֿארזאַכט דורך מיאָפײַבער אינסטאַביליטעט.
די ווירקונגען פון יעדער נעמאַלין מיאָפּאַטי זענען געווען גוט קאָרעלירט (r = 0.736) און האָבן געוויזן אַ גלייכבארע איבערדעקונג (צוגאב פיגורן 11A–B), וואָס ווײַזט אָן אַז ACTA1 און TNNT1 נעמאַלין מיאָפּאַטי האָבן ענלעכע ווירקונגען אויף דעם פּראָטעאָם. אָבער, עטלעכע פּראָטעאינען זענען געווען רעגולירט בלויז אין ACTA1 אָדער TNNT1 נעמאַלין מיאָפּאַטי (צוגאב פיגורן 11A און C). דער פּראָפיבראָטישער פּראָטעין MFAP4 איז געווען איינער פון די מערסט אַפּראָגולירטע פּראָטעאינען אין TNNT1 נעמאַלין מיאָפּאַטי אָבער איז געבליבן אַנטשיינדזשד אין ACTA1 נעמאַלין מיאָפּאַטי. SKIC8, אַ קאָמפּאָנענט פון דעם PAF1C קאָמפּלעקס פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר רעגולירן HOX גענע טראַנסקריפּציע, איז געווען דאַונרעגיאַלייטיד אין TNNT1 נעמאַלין מיאָפּאַטי אָבער נישט אַפעקטאַד אין ACTA1 נעמאַלין מיאָפּאַטי (צוגאב פיגור 11A). א דירעקטער פארגלייך פון ACTA1 און TNNT1 נעמאַלין מיאָפּאַטי האט געוויזן גרעסערע רעדוקציעס אין מיטאָטשאָנדריאַל פּראָטעאינען און פאַרגרעסערונגען אין ימיון סיסטעם פּראָטעאינען אין TNNT1 נעמאַלין מיאָפּאַטי (פיגור 6G–H און סאַפּלעמענטאַרי פיגורן 11C און 11H–I). די דאַטן זענען קאָנסיסטענט מיט די גרעסערע אַטראָפי/דיסטראָפי באמערקט אין TNNT1 נעמאַלין מיאָפּאַטי קאַמפּערד צו TNNT1 נעמאַלין מיאָפּאַטי (פיגור 6A), וואָס סאַגדזשעסטיד אַז TNNT1 נעמאַלין מיאָפּאַטי רעפּרעזענטירט אַ מער שטרענגע פאָרעם פון דער קראַנקייט.
כדי צו אפשאצן צי די באאבאכטעטע עפעקטן פון נעמאַלין מיאָפּאַטי בלייבן אויף דער גאנצער מוסקל שטאַפּל, האָבן מיר דורכגעפירט אַ מאַסע פּראָטעאָמיק אַנאַליז פון מוסקל ביאָפּסיעס פון דער זעלבער קאָהאָרט פון TNNT1 נעמאַלין מיאָפּאַטי פּאַציענטן און זיי פאַרגליכן מיט קאָנטראָלן (n=3 פּער גרופּע) (צוגאב בילד 13A, צוגאב דאַטן סעט 25). ווי געריכט, זענען קאָנטראָלן געווען ענג פֿאַרבונדן אין פּרינציפּאַל קאָמפּאָנענט אַנאַליז, בשעת TNNT1 נעמאַלין מיאָפּאַטי פּאַציענטן האָבן אויסגעשטעלט העכערע אינטערסאַמפּל וועריאַביליטי ענלעך צו דעם וואָס איז געזען אין איין פֿאַזער אַנאַליז (צוגאב בילד 13B). מאַסע אַנאַליז האָט רעפּראָדוצירט די דיפערענציעל אויסגעדריקטע פּראָטעאינען (צוגאב בילד 13C, צוגאב דאַטן סעט 26) און ביאָלאָגישע פּראָצעסן (צוגאב בילד 13D, צוגאב דאַטן סעט 27) וואָס זענען געווען כיילייטיד דורך פאַרגלייַכן יחיד פֿאַזערס, אָבער האָבן פאַרלאָרן די פיייקייט צו אונטערשיידן צווישן פאַרשידענע פֿאַזער טיפּן און האָבן נישט געקענט רעכענען פֿאַר העטעראָגענע קראַנקייט עפעקטן אַריבער פֿאַזערס.
צוזאַמען גענומען, ווײַזן די דאַטן אַז איין-מיאָפײַבער פּראָטעאָמיקס קענען אויפֿקלערן קלינישע ביאָלאָגישע פֿעיִקייטן וואָס זענען נישט דעטעקטירבאר דורך צילגעריכטעטע מעטאָדן ווי יממונאָבלאָטטינג. דערצו, אונטערשטרייַכן די דאַטן די לימיטאַציעס פון ניצן אַקטין פייבער טייפּינג (MYH) אַליין צו באַשרײַבן פענאָטיפּישע אַדאַפּטאַציע. טאַקע, כאָטש פייבער טיפּ סוויטשינג איז אַנדערש צווישן אַקטין און טראָפּאָנין נעמאַלין מיאָפּאַטיעס, ביידע נעמאַלין מיאָפּאַטיעס דיקאַפּלען MYH פייבער טייפּינג פון סקעלעטאַל מוסקל פייבער מעטאַבאָליזאַם צו אַ שנעלער און ווייניקער אָקסידאַטיוו מוסקל פּראָטעאָמע.
צעלולארע העטעראגעניטי איז קריטיש פאר געוועבן צו טרעפן זייערע פארשידענע באדערפענישן. אין סקעלעטאַל מוסקל, ווערט דאָס אָפט באַשריבן ווי פיברע טיפּן כאַראַקטעריזירט דורך פאַרשידענע גראַדן פון קראַפט פּראָדוקציע און מידקייט. אָבער עס איז קלאָר אַז דאָס דערקלערט בלויז אַ קליין טייל פון די סקעלעטאַל מוסקל פיברע וועריאַביליטי, וואָס איז פיל מער וועריאַבאַל, קאָמפּלעקס און פֿילפאַסעטעד ווי פריער געדאַנק. טעקנאַלאַדזשיקאַל אַדוואַנסאַז האָבן איצט באַלויכטן די סיבות וואָס רעגולירן סקעלעטאַל מוסקל פיברע. טאַקע, אונדזער דאַטן פֿאָרשלאָגן אַז טיפּ 2X פיברע קען נישט זיין אַ באַזונדער סקעלעטאַל מוסקל פיברע סובטיפּ. דערצו, מיר האָבן אידענטיפיצירט מעטאַבאַליק פּראָטעינס, ריבאָסאָמאַל פּראָטעינס און צעל-פֿאַרבונדענע פּראָטעינס ווי הויפּט דיטערמאַנאַנץ פון סקעלעטאַל מוסקל פיברע העטעראגעניטי. דורך אַפּלייינג אונדזער פּראָטעאָמיק וואָרקפלאָו צו פּאַציענט סאַמפּאַלז מיט נעמאַטאָדע מיאָפּאַטי, מיר ווייטער דעמאַנסטרייטיד אַז MYH-באזירט פיברע טייפּינג טוט נישט גאָר שפּיגלען סקעלעטאַל מוסקל העטעראגעניטי, ספּעציעל ווען די סיסטעם איז פּערטורבד. טאַקע, ראַגאַרדלאַס פון די MYH-באזירט פיברע טיפּ, נעמאַטאָדע מיאָפּאַטי רעזולטאַטן אין אַ יבעררוק צו פאַסטער און ווייניקער אָקסידאַטיוו פיברע.
סקעלעטאַל מוסקל פייבערס זענען קלאַסיפיצירט געוואָרן זינטן 19טן יאָרהונדערט. לעצטע אָמיקס אַנאַליזעס האָבן אונדז דערלויבט צו אָנהייבן פֿאַרשטיין די אויסדרוק פּראָופיילן פון פֿאַרשידענע MYH פייבער טיפּן און זייערע רעאַקציעס צו פֿאַרשידענע סטימולי. ווי באַשריבן דאָ, האָבן אָמיקס צוגאַנגען אויך דעם מייַלע פון ​​גרעסערע סענסיטיוויטי פֿאַר קוואַנטיפיצירן פייבער טיפּ מאַרקערס ווי טראַדיציאָנעלע אַנטיבאָדי-באַזירטע מעטאָדן, אָן זיך פֿאַרלאָזן אויף דער קוואַנטיפֿיקאַציע פון ​​אַן איינציקן (אָדער אַ פּאָר) מאַרקערס צו דעפֿינירן אַ סקעלעטאַל מוסקל פייבער טיפּ. מיר האָבן גענוצט קאָמפּלעמענטאַרע טראַנסקריפּטאָמיק און פּראָטעאָמיק וואָרקפלאָוז און אינטעגרירט די רעזולטאַטן צו ונטערזוכן די טראַנסקריפּשאַנאַל און פּאָסט-טראַנסקריפּשאַנאַל רעגולאַציע פון ​​פייבער העטעראָגעניטי אין מענטשלעכע סקעלעטאַל מוסקל פייבערס. דער וואָרקפלאָו האָט רעזולטירט אין דעם דורכפאַל צו ידענטיפיצירן ריין 2X-טיפּ פייבערס אויף דעם פּראָטעין מדרגה אין דעם וואַסטוס לאַטעראַליס פון אונדזער קאָהאָרט פון געזונטע יונגע מענער. דאָס איז קאָנסיסטענט מיט פֿריִערדיקע איין פייבער שטודיעס וואָס האָבן געפֿונען <1% ריין 2X פייבערס אין געזונט וואַסטוס לאַטעראַליס, כאָטש דאָס זאָל באַשטעטיקט ווערן אין אַנדערע מוסקלען אין דער צוקונפֿט. די דיסקרעפּאַנסי צווישן די דעטעקציע פון ​​כּמעט ריין 2X פייבערס אויף דעם mRNA מדרגה און בלויז געמישטע 2A/2X פייבערס אויף דעם פּראָטעין מדרגה איז פּאַזלינג. MYH יסאָפאָרם mRNA אויסדרוק איז נישט צירקאַדיאַן,67 וואָס סאַגדזשעסט אַז מיר זענען נישט מסתּמא צו האָבן "פאַרפעלט" דעם MYH2 אָנהייב סיגנאַל אין לכאורה ריינע 2X פייבערז אויף די RNA מדרגה. איין מעגלעכע דערקלערונג, כאָטש ריין כייפּאַטעטיש, קען זיין דיפעראַנסיז אין פּראָטעין און/אָדער mRNA סטאַביליטעט צווישן MYH יסאָפאָרמז. טאַקע, קיין שנעל פיברע איז נישט 100% ריין פֿאַר קיין MYH יסאָפאָרם, און עס איז נישט קלאָר צי MYH1 mRNA אויסדרוק לעוועלס אין די 70-90% קייט וואָלט רעזולטאַט אין גלייַך MYH1 און MYH2 שעפע אויף די פּראָטעין מדרגה. אָבער, ווען מען באַטראַכט די גאנצע טראַנסקריפּטאָם אָדער פּראָטעאָם, קלאַסטער אַנאַליסיס קענען זיכער ידענטיפיצירן בלויז צוויי באַזונדער קלאַסטערס וואָס רעפּרעזענטירן פּאַמעלעך און שנעל סקעלעטאַל מוסקל פייבערז, ראַגאַרדלאַס פון זייער פּינטלעך MYH קאַמפּאַזישאַן. דאָס איז קאָנסיסטענט מיט אַנאַליזעס ניצן איין-נוקלעאַר טראַנסקריפּטאָמיק אַפּראָוטשיז, וואָס טיפּיקלי ידענטיפיצירן בלויז צוויי באַזונדער מיאָנוקלעאַר קלאַסטערס. 68, 69, 70 דערצו, כאָטש פריערדיקע פּראָטעאָמישע שטודיעס האָבן אידענטיפיצירט טיפּ 2X פֿײַבערס, קלאַסטערן זיך די פֿײַבערס נישט באַזונדער פֿון די רעשט פֿון די שנעלע פֿײַבערס און ווײַזן בלויז אַ קליינע צאָל פֿון דיפערענציעל פֿאַרשפּרייטע פּראָטעאינען קאַמפּערד צו אַנדערע פֿײַבער טיפּן באַזירט אויף MYH. 14 די רעזולטאַטן פֿאָרשלאָגן אַז מיר זאָלן זיך אומקערן צום פֿריִען 20סטן יאָרהונדערט בליק אויף מוסקל פֿײַבער קלאַסיפֿיקאַציע, וואָס האָט צעטיילט מענטשלעכע סקעלעטאַלע מוסקל פֿײַבערס נישט אין דרײַ באַזונדערע קלאַסן באַזירט אויף MYH, נאָר אין צוויי קלאַסטערס באַזירט אויף זייערע מעטאַבאַלישע און קאָנטראַקטילע אייגנשאַפֿטן. 63
נאך וויכטיגער, זאל מען באטראכטן מיאפייבער העטעראגעניטי צוזאמען פארשידענע דימענסיעס. פריערדיגע "אומיקס" שטודיעס האבן געוויזן אין דעם ריכטונג, וואס סאגדזשעסט אז סקעלעטאלע מוסקל פייבערס פארמען נישט באזונדערע קלאסטערס נאר זענען אראנדזשירט צוזאמען א קאנטינעאום. 11, 13, 14, 64, 71 דא, ווייזן מיר אז, אין צוגאב צו אונטערשיידן אין קאנטראקטילע און מעטאבאלישע אייגנשאפטן פון סקעלעטאלע מוסקל, קענען מיאפייבערס ווערן אונטערשיידט דורך אייגנשאפטן פארבונדן מיט צעל-צעל אינטעראקציעס און איבערזעצונג מעכאניזמען. טאקע, מיר האבן געפונען ריבאסאם העטעראגעניטי אין סקעלעטאלע מוסקל פייבערס וואס ביישטייערט צו העטעראגעניטי אומאפהענגיק פון לאנגזאמע און שנעלע פייבער טיפן. די אונטערליגענדע אורזאך פון דעם באדייטנדן מיאפייבער העטעראגעניטי, אומאפהענגיק פון לאנגזאמע און שנעלע פייבער טיפן, בלייבט אומקלאר, אבער עס קען ווייזן אויף ספעציאליזירטע ספעציעלע ארגאניזאציע אין מוסקל פאסיקלעס וואס רעאגירן אפטימאל צו ספעציפישע כוחות און לאסטן, 72 ספעציאליזירטע צעלולארע אדער ארגאן-ספעציפישע קאמוניקאציע מיט אנדערע צעל טיפן אין די מוסקל מיקרא-אומגעבונג 73,74,75 אדער אונטערשיידן אין ריבאסאם טעטיקייט אין יחידישע מיאפייבערס. טאקע, ריבאָסאָמאַל העטעראָפּלאַזמי, צי דורך פּאַראַלאָגאָוס סאַבסטיטוציע פון ​​RPL3 און RPL3L צי אויף דער מדרגה פון 2′O-מעטהילאַטיאָן פון rRNA, איז געוויזן צו זיין פֿאַרבונדן מיט סקעלעטאַל מוסקל היפּערטראָפי 76,77. מולטי-אָמיק און ספּיישאַל אַפּלאַקיישאַנז קאַמביינד מיט פאַנגקשאַנאַל קעראַקטעריזאַטיאָן פון יחיד מיאָפייבערז וועט ווייַטער שטייַגן אונדזער פארשטאנד פון מוסקל ביאָלאָגי אויף די מולטי-אָמיק מדרגה 78.
דורך אנאליזירן די פראטעאמען פון איינציקע מיאפייבערס פון פאציענטן מיט נעמאלין מיאפאטיעס, האבן מיר אויך דעמאנסטרירט די נוצלעכקייט, עפעקטיווקייט, און אנווענדבארקייט פון איינציקע מיאפייבער פראטעאמיקס צו אויפקלערן די קלינישע פאטאפיזיאלאגיע פון ​​סקעלעטאלע מוסקלען. דערצו, דורך פארגלייכן אונזער ארבעטס-פלוס צו גלאבאלער פראטעאמיק אנאליז, האבן מיר געקענט דעמאנסטרירן אז איינציקע מיאפייבער פראטעאמיקס גיט די זעלבע טיפקייט פון אינפארמאציע ווי גלאבאלע געוועב פראטעאמיקס און פארברייטערט די טיפקייט דורך רעכענען זיך מיט אינטערפייבער העטעראגעניטי און מיאפייבער טיפ. אין צוגאב צו די ערווארטעטע (כאטש וועריאבל) אונטערשיידן אין פייבער טיפ פארהעלטעניש באמערקט אין ACTA1 און TNNT1 נעמאלין מיאפאטיעס קאמפערד צו געזונטע קאנטראלן,19 האבן מיר אויך באמערקט אקסידאטיוו און עקסטראסעלולאר רעמאדעלינג אומאפהענגיק פון MYH-מעדיאַטעד פייבער טיפ סוויטשינג. פיבראָזיס איז פריער געמאלדן געוואָרן אין TNNT1 נעמאַלין מיאָפּאַטיעס.19 אָבער, אונדזער אַנאַליז בויט אויף דעם געפינס דורך אויך אַנטפּלעקן געוואקסענע לעוועלס פון עקסטראַסעלולאַר סעקרעטעד סטרעס-פֿאַרבונדענע פּראָטעאינען, אַזאַ ווי אַנעקסינס, ינוואַלווד אין סאַרקאָלעמאַל ריפּער מעקאַניזאַמז, אין מיאָפייבערז פון פּאַטיענץ מיט ACTA1 און TNNT1 נעמאַלין מיאָפּאַטיעס.57,58,59 אין מסקנא, געוואקסענע אַנעקסין לעוועלס אין מיאָפייבערז פון פּאַטיענץ מיט נעמאַלין מיאָפּאַטי קען רעפּרעזענטירן אַ צעלולאַרע ענטפער צו ריפּער שווער אַטראָפיק מיאָפייבערז.
כאָטש די שטודיע רעפּרעזענטירט די גרעסטע איין-פייבער גאַנצע-מוסקל-אָמיקס אַנאַליז פון מענטשן ביז איצט, איז עס נישט אָן לימיטאַציעס. מיר האָבן אפגעזונדערט סקעלעטאַל מוסקל פייבערז פון אַ רעלאַטיוו קליינער און האָמאָגענער מוסטער פון פּאַרטיסיפּאַנץ און אַן איינציקן מוסקל (דער וואַסטוס לאַטעראַליס). דעריבער, איז עס אוממעגלעך צו אויסשליסן די עקזיסטענץ פון ספּעציפֿישע פייבער פּאָפּולאַציעס אַריבער מוסקל טייפּס און ביי עקסטרעמען פון מוסקל פיזיאָלאָגיע. למשל, מיר קענען נישט אויסשליסן די מעגלעכקייט פון אַ סאַבסעט פון ולטראַפאַסט פייבערז (למשל, ריין 2X פייבערז) ימערדזשינג אין העכסט טריינד ספּרינטערס און / אָדער שטאַרקייט אַטלעטן79 אָדער בעשאַס פּיריאַדז פון מוסקולאַר ינאַקטיוויטי66,80. דערצו, די לימיטעד מוסטער גרייס פון פּאַרטיסיפּאַנץ פאַרהיטן אונדז פון ויספאָרשן געשלעכט דיפעראַנסיז אין פייבער העטעראָגעניטי, ווייַל פייבער טיפּ פאַרהעלטענישן זענען באַוווסט צו אַנדערש צווישן מענער און פרויען. דערצו, מיר זענען נישט געווען ביכולת צו דורכפירן טראַנסקריפּטאָמיק און פּראָטעאָמיק אַנאַליזעס אויף די זעלבע מוסקל פייבערז אָדער מוסטערן פון די זעלבע פּאַרטיסיפּאַנץ. ווי מיר און אנדערע פאָרזעצן צו אָפּטימיזירן איין-צעל און איין-מיאָפייבער אַנאַליזעס ניצן אָמיקס אַנאַליז צו דערגרייכן גאָר נידעריק מוסטער אַרייַנשרייַב (ווי דעמאַנסטרירט דאָ אין דער אַנאַליז פון פייבערז פון פּאַטיענץ מיט מיטאָטשאָנדריאַל מיאָפּאַטי), די געלעגנהייט צו קאַמביינירן מולטי-אָמיקס (און פאַנגקשאַנאַל) צוגאַנגען אין איין מוסקל פייבערז ווערט קלאָר.
אינגאנצן, אידענטיפיצירן און דערקלערן אונדזערע דאטן טראַנסקריפּציאָנעלע און פּאָסט-טראַנסקריפּציאָנעלע דרייווערס פון סקעלעטאַל מוסקל העטעראָגעניטי. ספּעציפֿיש, מיר פּרעזענטירן דאַטן וואָס אַרויסרופן אַ לאַנג-שטייענדיק דאָגמאַ אין סקעלעטאַל מוסקל פיזיאָלאָגיע פֿאַרבונדן מיט דער קלאַסישער MYH-באַזירטער דעפֿיניציע פון ​​פֿאַזער טיפּן. מיר האָפן צו באַנייען די דעבאַטע און לעסאָף איבערטראַכטן אונדזער פֿאַרשטאַנד פון סקעלעטאַל מוסקל פֿאַזער קלאַסיפֿיקאַציע און העטעראָגעניטי.
פערצן קאווקאזישע טיילנעמער (12 מענער און 2 פרויען) האבן פרייוויליק איינגעשטימט צו נעמען אנטייל אין דער שטודיע. די שטודיע איז באשטעטיקט געווארן דורך דער עטיק קאמיטעט פון גענט אוניווערסיטעט שפיטאל (BC-10237), האט איינגעהאלטן די 2013 העלסינקי דעקלאראציע, און איז רעגיסטרירט געווארן ביי ClinicalTrials.gov (NCT05131555). אלגעמיינע כאראקטעריסטיקס פון די טיילנעמער ווערן פרעזענטירט אין דער צוגאב טאבעלע 1. נאך באקומען מינדליכע און שריפטליכע אינפארמירטע צושטימונג, האבן די טיילנעמער דורכגעגאנגען א מעדיצינישע אונטערזוכונג פאר דער לעצטער ארייננעמונג אין דער שטודיע. די טיילנעמער זענען געווען יונג (22-42 יאר), געזונט (קיין מעדיצינישע צושטאנדן, קיין רויכערן געשיכטע), און מיטלמעסיג פיזיש אקטיוו. מאקסימאלע זויערשטאף אויפנאמע איז באשטימט געווארן מיט א סטעפּ ערגאָמעטער פארן אפשאצן פיזישע פיטנעס ווי פריער באשריבן. 81
מוסקל ביאָפּסי מוסטערן זענען געזאמלט געוואָרן אין רו און אין דעם פאסטן צושטאַנד דריי מאָל, 14 טעג באַזונדער. ווייל די מוסטערן זענען געזאמלט געוואָרן ווי טייל פון אַ גרעסערער שטודיע, האָבן די באַטייליקטע קאָנסומירט פּלאַסיבאָ (לאַקטאָזע), אַ H1-רעצעפּטאָר אַנטאַגאָניסט (540 מג פעקסאָפענאַדין), אָדער אַ H2-רעצעפּטאָר אַנטאַגאָניסט (40 מג פאַמאָטידין) 40 מינוט איידער דער ביאָפּסי. מיר האָבן פריער דעמאָנסטרירט אַז די היסטאַמין רעצעפּטאָר אַנטאַגאָניסטן ווירקן נישט אויף רוענדיק סקעלעטאַל מוסקל פיטנעס81, און קיין צושטאַנד-פֿאַרבונדענע קלאַסטערינג איז נישט באמערקט געוואָרן אין אונדזער קוואַליטעט קאָנטראָל פּלאָץ (צוגאב פיגורן 3 און 6). אַ סטאַנדאַרדיזירטע דיעטע (41.4 קאַל/קג גוף וואָג, 5.1 ג/קג גוף וואָג קאַרבאָוכיידרייט, 1.4 ג/קג גוף וואָג פּראָטעין, און 1.6 ג/קג גוף וואָג פעט) איז געווען מיינטיינד פֿאַר 48 שעה איידער יעדן עקספּערימענטאַלן טאָג, און אַ סטאַנדאַרדיזירטער פרישטיק (1.5 ג/קג גוף וואָג קאַרבאָוכיידרייט) איז געווען קאָנסומירט אין דער מאָרגן פון דעם עקספּערימענטאַלן טאָג. אונטער לאקאלער אנעסטעזיע (0.5 מל 1% לידאקאיין אן עפינעפרין), זענען מוסקל ביאפסיע באקומען געווארן פון די וואַסטוס לאַטעראַליס מוסקל ניצנדיק פּערקוטאַנע בערגסטראָם אַספּיראַציע.82 מוסקל מוסטערן זענען גלייך איינגעבעטן געווארן אין RNAlater און געהאלטן געווארן ביי 4°C ביז מאנועלע פיברע דיסעקציע (ביז 3 טעג).
פריש אפגעזונדערטע מיאָפייבער באַנדאַלז זענען טראַנספערד צו פריש RNAlater מעדיום אין אַ קולטור שיסל. יחיד מיאָפייבערס זענען דעמאָלט מאַנועל דיסעקטעד מיט אַ סטערעאָמיקראָסקאָפּ און פייַן טוועעזערס. פינף און צוואַנציק פייבערז זענען דיסעקטעד פון יעדער ביאָפּסי, באַצאָלן ספּעציעל ופמערקזאַמקייט צו סעלעקטירן פייבערז פון פאַרשידענע געביטן פון די ביאָפּסי. נאָך דיסעקשאַן, יעדער פייבער איז געווען לײַכט אַרײַנגעטובלט אין 3 μl פון ליזיס באַפער (SingleShot Cell Lysis Kit, Bio-Rad) קאַנטיינינג פּראָטעינאַסע K און DNase ענזימעס צו באַזייַטיקן אַנוואָנטיד פּראָטעינס און DNA. צעל ליזיס און פּראָטעין/DNA באַזייַטיקונג זענען דעמאָלט ינישיייטיד דורך קורץ וואָרטעקסינג, ספּיננינג די פליסיק אין אַ מיקראָצענטריפוגע, און ינגקיוביישאַן ביי צימער טעמפּעראַטור (10 מינוט). די ליזאַטע איז דעמאָלט ינגקיובייטיד אין אַ טערמאַל סייקלער (T100, Bio-Rad) ביי 37°C פֿאַר 5 מינוט, 75°C פֿאַר 5 מינוט, און דעמאָלט גלייך סטאָרד ביי -80°C ביז ווייַטער פּראַסעסינג.
אילומינאַ-קאָמפּאַטיבלע פּאָליאַדענילאַטעד RNA ביבליאָטעקן זענען צוגעגרייט געוואָרן פֿון 2 µl פֿון מיאָפֿײַבער ליסאַט ניצנדיק דעם QuantSeq-Pool 3′ mRNA-Seq ביבליאָטעק פּרעפּ קיט (לעקסאָגען). דעטאַלירטע מעטאָדן קענען געפֿונען ווערן אין דעם פאַבריקאַנט'ס מאַנואַל. דער פּראָצעס הייבט זיך אָן מיט ערשטער-שטראַנד cDNA סינטעז דורך פאַרקערט טראַנסקריפּציע, בעת וועלכן יינציק מאָלעקולאַר אידענטיפֿיקאַטאָרן (UMIs) און מוסטער-ספּעציפֿישע i1 באַרקאָודז ווערן אײַנגעפֿירט צו זיכער מאַכן די פּולינג פֿון מוסטערן און רעדוצירן טעכנישע וועריאַביליטי בעת דאַונסטרים פּראַסעסינג. cDNA פֿון 96 מיאָפֿײַבערס ווערט דאַן פּולד און פּיוראַפייד מיט מאַגנעטישע קרעלן, נאָכדעם ווערט RNA אַוועקגענומען און צווייט-שטראַנד סינטעז ווערט דורכגעפֿירט ניצנדיק ראַנדאָם פּריימערס. די ביבליאָטעק ווערט פּיוראַפייד מיט מאַגנעטישע קרעלן, פּול-ספּעציפֿישע i5/i7 טאַגס ווערן צוגעגעבן, און PCR אַמפּליפֿיצירט. אַ לעצטער רייניקונג שריט פּראָדוצירט אילומינאַ-קאָמפּאַטיבלע ביבליאָטעקן. די קוואַליטעט פֿון יעדן ביבליאָטעק פּול איז געווען אַססעססעד ניצנדיק דעם הויך סענסיטיוויטי קליין פֿראַגמענט DNA אַנאַליסיס קיט (Agilent Technologies, DNF-477-0500).
באַזירט אויף קיוביט קוואַנטיפֿיקאַציע, זענען די פּולס ווייטער צוזאַמענגעשטעלט געוואָרן ביי עקווימאָולאַרע קאָנצענטראַציעס (2 nM). דער רעזולטאַט איז דערנאָך סיקווענסט געוואָרן אויף אַ NovaSeq 6000 אינסטרומענט אין סטאַנדאַרט מאָדע ניצנדיק דעם NovaSeq S2 רעאַגענט קיט (1 × 100 נוקלעאָטידן) מיט 2 nM לאָודינג (4% PhiX).
אונדזער פּייפּליין איז באַזירט אויף לעקסאָגען'ס קוואַנטסעק פּול דאַטן אַנאַליז פּייפּליין (https://github.com/Lexogen-Tools/quantseqpool_analysis). דאַטן זענען ערשט דעמולטיפּלעקסט געוואָרן מיט bcl2fastq2 (v2.20.0) באַזירט אויף דעם i7/i5 אינדעקס. לייענען 2 איז דערנאָך דעמולטיפּלעקסט געוואָרן מיט idemux (v0.1.6) באַזירט אויף דעם i1 מוסטער באַרקאָד און UMI סיקוואַנסן זענען עקסטראַקטירט געוואָרן מיט umi_tools (v1.0.1). לייענען זענען דערנאָך געשניטן געוואָרן מיט cutadapt (v3.4) אין קייפל רונדעס צו באַזייַטיקן קורצע לייענען (<20 אין לענג) אָדער לייענען וואָס באַשטייען בלויז פון אַדאַפּטער סיקוואַנסן. לייענען זענען דערנאָך אַליינד געוואָרן צום מענטשלעכן גענאָם ניצן STAR (v2.6.0c) און BAM טעקעס זענען אינדעקסט געוואָרן מיט SAMtools (v1.11). דופּליקאַט לייענען זענען אַוועקגענומען ניצן umi_tools (v1.0.1). צום סוף, אַליינמענט ציילן איז דורכגעפירט געוואָרן ניצן featureCounts אין Subread (v2.0.3). קוואַליטעט קאָנטראָל איז דורכגעפירט געוואָרן מיט FastQC (v0.11.9) ביי עטלעכע צווישן־שטאַפּלען פון דער פּייפּליין.
אלע ווייטערדיגע ביאאינפארמאטיק באארבעטונג און וויזואליזאציע זענען דורכגעפירט געווארן אין R (v4.2.3), הויפטזעכליך ניצנדיג דעם Seurat (v4.4.0) ארבעטס-פלאן. 83 דעריבער, זענען יחידישע UMI ווערטן און מעטאדאטא מאטריצעס טראנספארמירט געווארן אין Seurat אביעקטן. גענעס אויסגעדריקט אין ווייניגער ווי 30% פון אלע פיבערס זענען אראפגענומען געווארן. נידעריג-קוואליטעט סעמפלס זענען אראפגענומען געווארן באזירט אויף א מינימום שוועל פון 1000 UMI ווערטן און 1000 דעטעקטירטע גענעס. לעצטנס, האבן 925 פיבערס דורכגעגאנגען אלע קוואליטעט קאנטראל פילטערינג טריט. UMI ווערטן זענען נארמאליזירט געווארן ניצנדיג דעם Seurat SCTransform v2 מעטאד, 84 אריינגערעכנט אלע 7418 דעטעקטירטע אייגנשאפטן, און צווישן-טיילנעמער אונטערשיידן זענען רעגרעסירט געווארן. אלע רעלאוואנטע מעטאדאטא קענען געפונען ווערן אין סופּלעמענטאר דאטאסעט 28.