FSHD myoblasts fail to downregulate intermediate filament protein vimentin during myogenic differentiation

Abstract

Facioscapulohumeral muscular dystrophy (FSHD) is an autosomal dominant hereditary neuromuscular disorder. The clinical features of FSHD include weakness of the facial and shoulder girdle muscles followed by wasting of skeletal muscles of the pelvic girdle and lower extremities. Although FSHD myoblasts grown in vitro can be induced to differentiate into myotubes by serum starvation, the resulting FSHD myotubes have been shown previously to be morphologically abnormal. Aim. In order to find the cause of morphological anomalies of FSHD myotubes we compared in vitro myogenic differentiation of normal and FSHD myoblasts at the protein level. Methods. We induced myogenic differentiation of normal and FSHD myoblasts by serum starvation. We then compared protein extracts from proliferating myoblasts and differentiated myotubes using SDS-PAGE followed by mass spectrometry identification of differentially expressed proteins. Results. We demonstrated that the expression of vimentin was elevated at the protein and mRNA levels in FSHD myotubes as compared to normal myotubes. Conclusions. We demonstrate for the first time that in contrast to normal myoblasts, FSHD myoblasts fail to downregulate vimentin after induction of in vitro myogenic differentiation. We suggest that vimentin could be an easily detectable marker of FSHD myotubes. Keywords: FSHD, vimentin, myogenic differentiation, proteomics.

Плечо-лопатково-лицева м’язова дистрофія (міодистрофія Ландузі-Дежеріна) є аутосомним домінантно-успадковуваним нейром’язовим захворюванням. До клінічних ознак даного типу м’язової дистрофії належать слабкіть і атрофія лицевих м’язів плечового пояса, до яких на пізніших стадіях захворювання додаються м’язи пояса нижніх кінцівок. Незважаючи на те, що міобласти, виділені із хворих на міодистрофію Ландузі-Дежеріна, здатні до диференціювання in vitro, міотрубки, які виникли з них, мають низку морфологічних аномалій. Мета. Мета даної роботи полягає в пошуку причини морфологічних аномалій міотрубок пацієнтів з міодистрофією Ландузі-Дежеріна. Методи. Із використанням ростового середовища з низьким вмістом сироватки ми індукували м’язове диференціювання нормальних міобластів і міобластів пацієнтів з міодистрофією Ландузі-Дежеріна та проаналізували білковий склад міотрубок, які виникли з них, методом СДС-ПААГ з наступною ідентифікацією білків методом масс-спектрометрії. Результати. В представленій роботі вперше показано, що в міотрубках пацієнтів з міодистрофією Ландузі-Дежеріна підвищена експресія гена віментину. Висновки. Віментин можна застосовувати як ген – маркер міотрубок хворих на міодистрофію Ландузі-Дежеріна. Ключові слова: міодистрофія Ландузі-Дежеріна, віментин, м’язове диференціювання, протеоміка.

Лице-лопаточно-бедренная мышечная дистрофия (миодистрофия Ландузи-Дежерина) является аутосомным доминантно-наследуемым нейромышечным заболеванием. Клиническая картина данного типа мышечной дистрофии включает слабость и атрофию лицевых мышц и мышц плечевого пояса, к которым на более поздних стадиях заболевания добавляются мышцы пояса нижних конечностей. Несмотря на то, что миобласты, выделенные из больных миодистрофией Ландузи-Дежерина, способны к дифференцировке in vitro, возникающие из них миотрубки имеют ряд морфологических аномалий. Цель. Целью данной работы является поиск причины морфологических аномалий миотрубок пациентов с миодистрофией Ландузи-Дежерина. Методы. Используя ростовую среду с низким содержанием сыворотки, мы индуцировали мышечную дифференцировку нормальных миобластов и миобластов пациентов с миодистрофией Ландузи-Дежерина и проанализировали белковый состав возникших из них миотрубок методом СДС-ПААГ с последующей идентификацией белков методом масс-спектрометрии. Результаты. В данной работе впервые показано, что в миотрубках пациентов с миодистрофией Ландузи-Дежерина увеличена экспрессия гена виментина. Выводы. Виментин может быть использован в качестве гена – маркера миотрубок больных миодистрофией Ландузи-Дежерина. Ключевые слова: миодистрофия Ландузи-Дежерина, виментин, мышечная дифференцировка, протеомика.