雄性素接受器對小鼠肌纖維母細胞粒線體生物能量合成及粒線體生合成之分子調控

雄性素接受器(Androgen receptor, AR)和雄性素(Androgen)結合後產生活化，可以調控男性第二性徵及生殖系統的發育，也與肌肉生成(myogenesis)密切相關。AR活化後被證實除了可以轉位進入細胞核產生genomic的調控機制，另外也具有對細胞產生快速效應的non-genomic的訊息調控方式。最近研究也發現AR可以轉位進入粒線體。相較於轉位進入細胞核的classical localization，此種粒線體轉位被稱為non-classical localization。先前我們的實驗發現在AR基因剔除的小鼠肌肉組織中，其粒線體功能缺損，並且影響肌肉生成。粒線體是提供肌肉細胞能量合成與代謝的重要胞器，目前對於雄性素接受器是否藉由non-classical localization轉位進入粒線體調控粒線體功能的分子機制尚未釐清。我們推測AR可藉由轉位進入粒線體，進而調控粒線體生物能量合成。本研究使用小鼠肌纖維母細胞(C2C12)做為實驗模式，分別加入testosterone和flutamide (androgen antagonist) 作用一小時後，進行粒線體功能分析。實驗發現C2C12細胞添加testosterone後，會增加ATP合成、粒線體膜電位及粒線體能量合成，並提高粒線體DNA (mitochondrial DNA, mtDNA)拷貝數(copy number)、mtDNA轉錄的mitochondrial mRNA表現量及粒線體呼吸鏈複合體蛋白的表達。進一步分析testosterone會增加粒線體生合成(mitochondrial biogenesis)調控因子peroxisome proliferator- activated receptor gamma coactivator 1-α (PGC1α) 表達。此外，我們也於粒線體內發現AR和PGC1α，且AR和PGC1α及AR和cytochrome c oxidase subunit IV之間有相互作用。我們發現在無testosterone刺激時，雄性素接受器可分佈於粒線體，而testosterone會促使部份雄性素接受器由粒線體轉位至細胞核，可能進行粒線體與細胞核之間的cross-talk。此研究證實非典型定位雄性素接受器可能透過AR和PGC1α及AR和cytochrome c oxidase subunit IV之間有相互作用調控粒線體生合成及呼吸功能。