Abstract Alternative polyadenylation has been linked to multiple developmental and disease transitions. The prevailing hypothesis being that differentiated cells use longer 3’ UTRs with expended regulatory capacity whereas undifferentiated cells use shorter 3’ UTRs. Here, we describe the gene expression and alternative polyadenylation profiles of human primary myoblasts over a time course of differentiation. Contrary to expectations, only minor changes in the 3’ end choice were observed. To reconcile this finding with published research, we devised a new bioinformatic method to compare the degree of alternative polyadenylation in the differentiation of primary human and immortalized murine (C 2 C 12 ) myoblasts. Differentiated human primary myotubes display only half the alternative polyadenylation of the mouse model, with less than 1/10 of the genes undergoing alternative polyadenylation in C 2 C 12 cells showing evidence of alternative processing in human primary muscle differentiation. A global reduction in the expression of cleavage and polyadenylation factors in C 2 C 12 , but not in primary human myotubes may explain the lack of alternative polyadenylation in this system. Looking more broadly at transcriptome changes across differentiation shows that less than half of the genes differentially expressed in the immortalized model were recapitulated in primary cells. Of these, important metabolic pathways, such as glycolysis and sterol biosynthesis, showed divergent regulation. Collectively, our data caution against using immortalized cell lines, which may not fully recapitulate human muscle development, and suggest that alternative polyadenylation in the differentiation of primary cells might be less pronounced than previously thought.

SummaryInadequate sleep has profound, negative consequences on human tissues including skeletal muscle. Poor muscle health is associated with a series of chronic and metabolic conditions that are 15-30% more prevalent in individuals who chronically experience short and/or poor-quality sleep. Animal models suggest that inadequate sleep may directly impair muscle protein metabolism, which is critical to maintain muscle mass and function. This study aimed at providing the first proof-of-concept that total sleep deprivation decreases muscle protein synthesis in humans. To this end, thirteen young males and females experienced one night of total sleep deprivation or slept normally at home. Anabolic and catabolic hormonal profiles, muscle fractional synthesis rate and markers of muscle protein metabolism were assessed the following day. Cortisol release was higher, and there was a trend for testosterone and muscle fractional synthesis rate to be lower in the sleep-deprived than in the control condition. Markers of muscle protein degradation did not change. Exploratory analyses of the male and female cohorts revealed that the trend for sleep deprivation-induced decrease in fractional synthesis rate was significant and specific to the male cohort, and may be driven by testosterone. In conclusion, one night of total sleep deprivation disrupts the balance of anabolic and catabolic hormones and induces a trend towards a decrease in muscle protein synthesis. These results suggest a potentially direct relationship between inadequate sleep and poor muscle health in humans that may be sex-specific.

We conducted a large-scale, statistically powered, meta-analysis of exercise adaptations in human skeletal muscles, integrating epigenetic, transcriptomic, transcription factors, and proteomic data across 12 independent cohorts comprising over 1000 participants and 2340 human muscle samples. Our study identified distinctive signatures associated with maximal oxygen consumption (VO2max), and identified five genes robustly intersecting multi-OMIC layers. Notably, transcription factors predominantly functioned as activators across these layers, regulating expression of target genes irrespective of whether DNA methylation levels were low or high, indicating a synergistic effect between TFs and the methylome. Analysis of distinct exercise modalities (aerobic and resistance exercise) revealed unique gene pathways, contrasting with patterns observed in inactivity (muscle disuse) studies. These findings offer a comprehensive understanding of exercise and modality-specific adaptations, shedding light on muscle health and the molecular mechanisms associated with cardiorespiratory fitness, aging, and disease prevention.

Abstract Introduction Both sleep loss and exercise regulate gene expression in skeletal muscle, yet little is known about how the interaction of these stressors affects the transcriptome. The aim of this study was to investigate the effect of nine nights of sleep restriction, with repeated resistance exercise (REx) sessions, on the skeletal muscle transcriptome of young, trained females. Methods Ten healthy females aged 18-35 years undertook a randomised cross-over study of nine nights’ sleep restriction (SR; 5-h time in bed) and normal sleep (NS; ≥7 h time in bed) with a minimum 6-week washout. Participants completed four REx sessions per condition (day 3, 5, 7 and 9). Muscle biopsies were collected both pre- and post-REx on days 3 and 9. Gene and protein expression were assessed by RNA sequencing and Western Blot, respectively. Results Three or nine nights of sleep restriction had no effect on the muscle transcriptome independently of exercise. However, close to 3000 transcripts were differentially regulated (FDR < 0.05) 48 h post the completion of three resistance exercise sessions in both NS and SR conditions. Only 39% of downregulated and 18% of upregulated genes were common between both conditions, indicating a moderating effect of sleep restriction on the response to exercise. Conclusion Sleep restriction and resistance exercise interacted to alter the enrichment of skeletal muscle transcriptomic pathways in young, resistance-trained females. Performing exercise when sleep restricted may not provide the same adaptive response for individuals as if they were fully rested.

Testosterone, the major androgen hormone, influences the reproductive and non-reproductive systems in males and females via binding to the androgen receptor (AR). Both circulating endogenous testosterone and muscle AR protein content are positively associated with muscle mass and strength in males, but there is no such evidence in females. Here, we tested whether circulating testosterone levels were associated with muscle mass, function, or the muscle anabolic response to resistance training in pre-menopausal females. Twenty-seven pre-menopausal, untrained females (aged 23.5 +/- 4.8) underwent a 12-week resistance training program. Muscle strength, size, power and plasma and urine androgen hormone levels were measured. Skeletal muscle biopsies were collected before and after the training program to quantify the effect of resistance training on AR protein and mRNA content, and nuclear localisation. Primary muscle cell lines were cultured from a subset (n=6) of the participants biopsies and treated with testosterone to investigate its effect on myotube diameter, markers of muscle protein synthesis and AR cellular localisation. Total testosterone was not associated with muscle mass or strength at baseline or with the changes in muscle mass and strength that occurred in response to resistance training. In vitro, supra-physiological doses of testosterone increased myocyte diameter, but this did not occur via the Akt/mTOR pathway as previously suggested. Instead, we show a marked increase in AR nuclear localisation with testosterone administration. In conclusion, we found that, bioavailable testosterone and the proportion of nuclear-localised AR, but not total testosterone, with skeletal muscle mass and strength in pre-menopausal females.