MyoD transcription factor induces myogenesis by inhibiting Twist-1 through miR-206

Abstract

Η Twist-1 εκφράζεται ως επί το πλείστον κατά την ανάπτυξη και έχει προηγουμένως συνδεθεί με τον έλεγχο της μυογένεσης. Δεδομένου ότι ο ρόλος της στη μυογένεση δεν έχει αξιοποιηθεί πλήρως, ο στόχος της μελέτης ήταν να προσδιορίσει miRNAs στο μυ που ρυθμίζουν τη Twist-1. Ένα από τα πιο σημαντικά myomiRs, το miR-206, είναι αναγνωρισμένο ως ένα πιθανό υποψήφιο για το Twist-1 mRNA. Προσδιορισμοί λουσιφεράσης και επιμολύνσεις σε εμβρυϊκούς ανθρώπινους μυοβλάστες, έδειξαν ότι η Twist-1 είναι ένας άμεσος στόχος για το miR-206 και μέσω αυτής της οδού προωθείται η διαφοροποίηση των μυϊκών κυττάρων. Επίσης διερευνήθηκε εάν το MyoD, ένας σημαντικός μεταγραφικός παράγοντας της μυογένεσης, ρυθμίζει τη Twist-1, αφού είναι γνωστό ότι επάγει την γονιδιακή έκφραση του miR-206. Βρήκαμε ότι η υπέρ-έκφραση του MyoD προκαλεί αύξηση του miR-206 και μείωση της έκφρασης της Twist-1, μέσω του miR-206 και προάγει την αύξηση της διαφοροποίησης των μυϊκών κυττάρων. Τέλος, τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε μυϊκά κύτταρα από ασθενείς με μυοτονική δυστροφία τύπου 1, τα οποία αποτυγχάνουν να διαφοροποιηθούν προς μυοσωληνάρια. Η υπέρ-έκφραση του MyoD ανέστειλε την έκφραση της Twist-1 μέσω του miR-206, που επίσης ακολουθείται από μια αύξηση στη διαφοροποίηση των μυϊκών κυττάρων. Τα αποτελέσματα αυτά αποκαλύπτουν ένα νέο μηχανισμό που εμπλέκεται στη μυογένεση, που θα μπορούσε επίσης να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στη μυϊκή νόσο.

Twist-1 is mostly expressed during development and has been previously shown to control myogenesis. Since its regulation in muscle has not been fully exploited, the aim of the project was to identify miRNAs in muscle which regulate Twist-1. miR-206, one of the most important myomiRs, was identified as a possible candidate for Twist-1 mRNA. Luciferase assays and transfections in human foetal myoblasts showed that Twist-1 is a direct target for miR-206 and through this pathway muscle cell differentiation is promoted. We next investigated whether MyoD, a major myogenic transcription factor regulates Twist-1, since it is known that MyoD induces miR-206 gene expression. We found that forced MyoD expression induces miR-206 up-regulation and Twist-1 down-regulation through miR-206 promoter binding, followed by increase in muscle cell differentiation. Finally, experiments were performed in muscle cells from patients with congenital Myotonic Dystrophy type 1 which fail to differentiate to myotubes. MyoD overexpression inhibited Twist-1 through miR-206 induction, followed by an increase in muscle cell differentiation. These results reveal a novel mechanism of myogenesis which might also play an important role in muscle disease.