SK
Sabin Khadgi
Author with expertise in Molecular Mechanisms of Muscle Regeneration and Atrophy
Achievements
Open Access Advocate
Cited Author
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
2
(100% Open Access)
Cited by:
17
h-index:
3
/
i10-index:
2
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

A molecular signature defining exercise adaptation with ageing and in vivo partial reprogramming in skeletal muscle

Ronald Jones et al.Jan 24, 2023
Exercise promotes functional improvements in aged tissues, but the extent to which it simulates partial molecular reprogramming is unknown. Using transcriptome profiling from (1) a skeletal muscle-specific in vivo Oct3/4, Klf4, Sox2 and Myc (OKSM) reprogramming-factor expression murine model; (2) an in vivo inducible muscle-specific Myc induction murine model; (3) a translatable high-volume hypertrophic exercise training approach in aged mice; and (4) human exercise muscle biopsies, we collectively defined exercise-induced genes that are common to partial reprogramming. Late-life exercise training lowered murine DNA methylation age according to several contemporary muscle-specific clocks. A comparison of the murine soleus transcriptome after late-life exercise training to the soleus transcriptome after OKSM induction revealed an overlapping signature that included higher JunB and Sun1. Also, within this signature, downregulation of specific mitochondrial and muscle-enriched genes was conserved in skeletal muscle of long-term exercise-trained humans; among these was muscle-specific Abra/Stars. Myc is the OKSM factor most induced by exercise in muscle and was elevated following exercise training in aged mice. A pulse of MYC rewired the global soleus muscle methylome, and the transcriptome after a MYC pulse partially recapitulated OKSM induction. A common signature also emerged in the murine MYC-controlled and exercise adaptation transcriptomes, including lower muscle-specific Melusin and reactive oxygen species-associated Romo1. With Myc, OKSM and exercise training in mice, as well habitual exercise in humans, the complex I accessory subunit Ndufb11 was lower; low Ndufb11 is linked to longevity in rodents. Collectively, exercise shares similarities with genetic in vivo partial reprogramming. KEY POINTS: Advances in the last decade related to cellular epigenetic reprogramming (e.g. DNA methylome remodelling) toward a pluripotent state via the Yamanaka transcription factors Oct3/4, Klf4, Sox2 and Myc (OKSM) provide a window into potential mechanisms for combatting the deleterious effects of cellular ageing. Using global gene expression analysis, we compared the effects of in vivo OKSM-mediated partial reprogramming in skeletal muscle fibres of mice to the effects of late-life murine exercise training in muscle. Myc is the Yamanaka factor most induced by exercise in skeletal muscle, and so we compared the MYC-controlled transcriptome in muscle to Yamanaka factor-mediated and exercise adaptation mRNA landscapes in mice and humans. A single pulse of MYC is sufficient to remodel the muscle methylome. We identify partial reprogramming-associated genes that are innately altered by exercise training and conserved in humans, and propose that MYC contributes to some of these responses.
0
Citation15
0
Save
0

The 24-Hour Time Course of Integrated Molecular Responses to Resistance Exercise in Human Skeletal Muscle ImplicatesMYCas a Hypertrophic Regulator That is Sufficient for Growth

Sebastian Edman et al.Mar 27, 2024
Abstract Molecular control of recovery after exercise in muscle is temporally dynamic. A time course of biopsies around resistance exercise (RE) combined with -omics is necessary to better comprehend the molecular contributions of skeletal muscle adaptation in humans. Vastus lateralis biopsies before and 30 minutes, 3-, 8-, and 24-hours after acute RE were collected. A time-point matched biopsy-only group was also included. RNA-sequencing defined the transcriptome while DNA methylomics and computational approaches complemented these data. The post-RE time course revealed: 1) DNA methylome responses at 30 minutes corresponded to upregulated genes at 3 hours, 2) a burst of translation- and transcription-initiation factor-coding transcripts occurred between 3 and 8 hours, 3) global gene expression peaked at 8 hours, 4) ribosome-related genes dominated the mRNA landscape between 8 and 24 hours, 5) methylation-regulated MYC was a highly influential transcription factor throughout the 24-hour recovery and played a primary role in ribosome-related mRNA levels between 8 and 24 hours. The influence of MYC in human muscle adaptation was strengthened by transcriptome information from acute MYC overexpression in mouse muscle. To test whether MYC was sufficient for hypertrophy, we generated a muscle fiber-specific doxycycline inducible model of pulsatile MYC induction. Periodic 48-hour pulses of MYC over 4 weeks resulted in higher muscle mass and fiber size in the soleus of adult female mice. Collectively, we present a temporally resolved resource for understanding molecular adaptations to RE in muscle and reveal MYC as a regulator of RE-induced mRNA levels and hypertrophy.
0
Citation2
0
Save