肌生長抑制素（Myostatin; MSTN）是TGF-β家族成員，也稱為生長分化因子8（GDF8），是一種有效的骨骼肌發育抑制劑。McPherron等人于1997年首次發現GDF-8，在胚胎發生的早期階段，GDF-8僅在發育中的骨骼肌中表達。靶向突變型GDF-8導致小鼠骨骼肌質量大量而廣泛地增加，突變動物的肌肉質量比野生型動物重2-3倍。這表明GDF-8是骨骼肌生長的負調節因子[1-2]。
近岸蛋白提供經過活性驗證的高質量GDF-8、Latent GDF-8以及GDF-8報告基因細胞株，適用于動物免疫、抗體篩選、功能評估和質量控制等不同環節的需求。
GDF-8在體內以前體形式合成，被furin蛋白酶裂解生成N端前肽和二硫連接的C端二聚體。在蛋白水解處理后，前肽仍與GDF-8保持非共價結合。各種體外和體內研究表明，前肽使GDF-8處于不活躍的潛伏狀態。具體來說，純化的前肽在體外報告基因和受體結合試驗中都能夠阻斷GDF-8活性，并且骨骼肌中轉基因前肽的過表達被證明在肌肉質量增加方面表現出GDF-8功能喪失突變的表型[3-4]。此外，GDF-8已被證明以無活性形式在血液中循環，使用針對GDF-8的單克隆抗體從血液中親和純化GDF-8復合物，鑒定出該前肽是體內主要的GDF-8結合蛋白；事實上，根據這些制劑中GDF-8和前肽的相對摩爾量，估計大部分循環GDF-8與其前肽以復合物形式存在。GDF-8是如何從這個潛伏復合體中被激活的，早期研究表明，可以通過酸或熱的處理人工激活潛伏的GDF-8。隨后的研究表明，潛伏的GDF-8也可以通過金屬蛋白酶BMP-1/ tolloid家族成員對前肽的蛋白水解裂解而激活。該蛋白酶家族的所有四個成員，BMP-1, TLD, TLL-1和TLL-2，都能夠在緊鄰N端的位點切割前肽，從而引起潛在復合物的分離和激活[5]。
圖1. Active GDF-8/MSTN形成過程[5]
激活的GDF-8與激活素II型受體ActRIIA和ActRIIB結合，并在激活素樣激酶(ALK) 4/5的參與下，隨后導致下游Smad2/3復合物的磷酸化，進而招募Smad4。同時，磷酸化的Smad2/3也抑制AKT的激活，促進FOXO的去磷酸化。Smad復合體和去磷酸化的FOXO可進入細胞核，作為轉錄因子調控MuRF1和Atrogin1肌萎縮相關蛋白的表達。MuRF1和Atrogin1可以促進肌肉蛋白泛素化，從而通過蛋白酶體途徑加速它們的降解，最終抑制肌肉生長[1]。
圖2. GDF-8/MSTN信號通路[1]
IGF-1、FOXO1和NF促進GDF-8的表達和分泌，GDF-8循環到不同組織并與細胞上的ActRIIA/B受體結合。在脂肪組織中，GDF-8抑制脂肪酸氧化和棕色脂肪組織形成，從而促進肥胖和高脂血癥。在肝臟中，GDF-8抑制肝臟葡萄糖攝取，降低胰島素敏感性，從而增加血糖水平和胰島素抵抗。在肌肉中，GDF-8加速肌肉消耗，降低運動能力，導致肌肉萎縮。
圖3. GDF-8/MSTN在不同組織中的作用[1]
由于GDF-8在不同組織中的作用不同，目前靶向GDF-8的藥物有單克隆抗體藥物、融合蛋白、腺相關病毒載體基因療法和抗體-siRNA偶聯物，主要用于治療肌肉萎縮、肌營養不良以及肥胖等疾病。
表1. 部分靶向GDF-8/MSTN藥物研發進展（來源于：藥渡數據庫）
部分數據展示
GDF-8經過細胞和ELISA活性驗證
Latent GDF-8經過BLI親和力驗證
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參考文獻
[1]Yang M, Liu C, Jiang N, Liu Y, Luo S, Li C, Zhao H, Han Y, Chen W, Li L, Xiao L, Sun L. Myostatin: a potential therapeutic target for metabolic syndrome. Front Endocrinol (Lausanne). 2023 May 23;14:1181913. doi: 10.3389/fendo.2023.1181913.
[2]McPherron AC, Lawler AM, Lee SJ. Regulation of skeletal muscle mass in mice by a new TGF-beta superfamily member. NATURE (1997) 387:83–90. doi: 10.1038/387083a0
[3]Lee SJ, McPherron AC. Regulation of myostatin activity and muscle growth. Proc Natl Acad Sci USA. 2001;98(16):9306–9311.
[4]Thies RS, et al. GDF-8 propeptide binds to GDF-8 and antagonizes biological activity by inhibiting GDF-8 receptor binding. Growth Factors. 2001;18(4):251–259.
[5]Lee SJ. Targeting the myostatin signaling pathway to treat muscle loss and metabolic dysfunction. J Clin Invest. 2021 May 3;131(9):e148372. doi: 10.1172/JCI148372.