一种关键蛋白质如何帮助肌腱提高运动表现

肌腱是连接肌肉和骨骼的坚硬组织。肌腱是允许的袋鼠跳25英尺(7.62米)高，跑到40英里每小时(64公里每小时)。虽然它们的腿部肌肉很少，但袋鼠高度发达的长肌腱就像强大的弹簧一样。如果先蹲下来，人们也可以跳得更高，因为他们的肌腱储存弹性能量这有助于推动他们向上。

在我们的研究中，我们发现肌腱中的一种特殊蛋白质它在肌腱愈合过程中起着关键作用，而这种蛋白质的基因突变也可能提高运动表现。

肌腱损伤可以是难以治愈。约60%的肌腱损伤导致骨关节炎这是一种由关节软骨断裂引起的疾病，会使运动更加困难。

开发肌腱损伤的治疗方法同样具有挑战性。其中一个原因是控制基因的蛋白质，指导身体创造肌腱，称为转录因子，一直不为人知。

为了鉴定这些蛋白质，我们创建目录在人体内的1600种转录因子中。基于这个目录，我们检查了哪些基因在基因工程小鼠的跟腱中活跃，发现一种名为Mkx的蛋白质是肌腱健康的中心转录因子。

长期以来，研究人员一直认为肌腱是一种惰性组织，不能像肌肉那样收缩。但我们和同事发现，Ardem Patapoutian,诺贝尔Prize-holder研究人员发现，肌腱细胞表面的一种特殊蛋白质Piezo1可以感知肌腱何时进行适度运动，并刺激Mkx转录因子。

然后我们想知道Piezo1在运动表现中所起的作用。我们对Piezo1的一个变体E756del特别感兴趣，它在大约三分之一的非洲人后裔并被认为在人能跳多高。

所以我们对小鼠进行基因改造，使其在体内产生相同的小鼠版本的Piezo1 E756del蛋白质，然后测试他们的表现在不同的体育活动，包括跳远和跑步机上跑步。令人惊讶的是，我们发现含有E756del蛋白的小鼠在没有训练的情况下比没有E756del蛋白的小鼠跳得更远约1.6倍。肌腱中含有Piezo1的小鼠也比没有Piezo1的小鼠跑得快1.2倍。

为了确定身体的哪个部位产生了这种跳跃能力，我们创造了在肌肉或肌腱中产生Piezo1蛋白的小鼠。结果更令人惊讶:肌腱中含有Piezo1的小鼠跳跃能力的提高与全身都含有Piezo1的小鼠一样。然而，只在肌肉中植入Piezo1的小鼠在跳跃能力上并没有任何改善。

然后我们决定测试Piezo1在人类运动表现中的作用。与Athlome财团我们比较了91名奥运会级别的牙买加短跑运动员和108名牙买加普通人群中编码E756del基因的流行率。我们发现54%的牙买加短跑运动员有活跃的E756del基因，而一般人群中只有大约30%。

我们的研究结果表明，改变一种蛋白质，在这种情况下，E756del，可以在运动表现中发挥作用。对肌腱和人类运动系统其他部分的进一步研究可能有助于改善肌肉骨骼疾病的治疗。

Hiroshi Asahara斯克里普斯研究所的分子医学教授。他接受国立卫生研究所、日本科学促进会、日本医学研究与开发机构的资助。

Nakamichi良他是斯克里普斯研究所分子医学的博士后研究员。

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