PCYT2-regulated lipid biosynthesis is critical to muscle health and ageing
Domagoj Cikes
(1)
,
Kareem Elsayad
(2)
,
Erdinc Sezgin
(3, 4)
,
Erika Koitai
(5)
,
Torma Ferenc
(5)
,
Michael Orthofer
,
Rebecca Yarwood
,
Leonhard Heinz
,
Vitaly Sedlyarov
,
Nasser Darwish Miranda
,
Adrian Taylor
,
Sophie Grapentine
(6)
,
Fathiya Al-Murshedi
,
Anne Abot
(7)
,
Adelheid Weidinger
,
Candice Kutchukian
,
Colline Sanchez
(8)
,
Shane Cronin
,
Maria Novatchkova
,
Anoop Kavirayani
,
Thomas Schuetz
,
Bernhard Haubner
,
Lisa Haas
,
Astrid Hagelkruys
,
Suzanne Jackowski
,
Andrey Kozlov
,
Vincent Jacquemond
(9, 10)
,
Claude Knauf
(10)
,
Giulio Superti-Furga
,
Eric Rullman
,
Thomas Gustafsson
,
John Mcdermot
,
Martin Lowe
,
Zsolt Radak
,
Jeffrey Chamberlain
,
Marica Bakovic
,
Siddharth Banka
,
Josef Penninger
1
IMBA -
Institute of Molecular Biotechnology
2 Vienna Biocenter
3 Karolinska Institute
4 University of Oxford
5 University of Physical Education
6 University of Guelph
7 Enterosys
8 INMG - Institut NeuroMyoGène
9 INMG-AR - Institut NeuroMyoGène - Appui à la recherche
10 IRSD - Institut de Recherche en Santé Digestive
2 Vienna Biocenter
3 Karolinska Institute
4 University of Oxford
5 University of Physical Education
6 University of Guelph
7 Enterosys
8 INMG - Institut NeuroMyoGène
9 INMG-AR - Institut NeuroMyoGène - Appui à la recherche
10 IRSD - Institut de Recherche en Santé Digestive
Domagoj Cikes
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1241783
- ORCID : 0000-0003-0350-5672
Erdinc Sezgin
- Fonction : Auteur
- PersonId : 797971
- ORCID : 0000-0002-4915-388X
Erika Koitai
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1241784
- ORCID : 0000-0002-1370-2955
Torma Ferenc
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1241785
- ORCID : 0000-0003-1331-8643
Michael Orthofer
- Fonction : Auteur
Rebecca Yarwood
- Fonction : Auteur
Leonhard Heinz
- Fonction : Auteur
Vitaly Sedlyarov
- Fonction : Auteur
Nasser Darwish Miranda
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1241786
- ORCID : 0000-0002-8821-8236
Adrian Taylor
- Fonction : Auteur
Sophie Grapentine
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1241787
- ORCID : 0000-0003-2307-4363
Fathiya Al-Murshedi
- Fonction : Auteur
Adelheid Weidinger
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1179821
- ORCID : 0000-0002-2759-211X
Candice Kutchukian
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1175991
- ORCID : 0000-0003-1142-7109
Shane Cronin
- Fonction : Auteur
Maria Novatchkova
- Fonction : Auteur
Anoop Kavirayani
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1241788
- ORCID : 0000-0003-3874-3101
Thomas Schuetz
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1241789
- ORCID : 0000-0001-9211-8345
Bernhard Haubner
- Fonction : Auteur
Lisa Haas
- Fonction : Auteur
Astrid Hagelkruys
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1241790
- ORCID : 0000-0003-3015-4038
Suzanne Jackowski
- Fonction : Auteur
Andrey Kozlov
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1241791
- ORCID : 0000-0002-0834-4997
Vincent Jacquemond
- Fonction : Auteur
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- IdRef : 033857237
Claude Knauf
- Fonction : Auteur
- PersonId : 885668
- ORCID : 0000-0001-5213-5378
Giulio Superti-Furga
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1241792
- ORCID : 0000-0002-0570-1768
Eric Rullman
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1241793
- ORCID : 0000-0003-2854-7262
Thomas Gustafsson
- Fonction : Auteur
John Mcdermot
- Fonction : Auteur
Martin Lowe
- Fonction : Auteur
Zsolt Radak
- Fonction : Auteur
Jeffrey Chamberlain
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1241794
- ORCID : 0000-0001-5299-0059
Marica Bakovic
- Fonction : Auteur
Siddharth Banka
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1241795
- ORCID : 0000-0002-8527-2210
Josef Penninger
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1241796
- ORCID : 0000-0002-8194-3777
Résumé
Muscle degeneration is the most prevalent cause for frailty and dependency in inherited diseases and ageing. Elucidation of pathophysiological mechanisms, as well as effective treatments for muscle diseases, represents an important goal in improving human health. Here, we show that the lipid synthesis enzyme phosphatidylethanolamine cytidyltransferase (PCYT2/ECT) is critical to muscle health. Human deficiency in PCYT2 causes a severe disease with failure to thrive and progressive weakness. pcyt2-mutant zebrafish and muscle-specific Pcyt2-knockout mice recapitulate the participant phenotypes, with failure to thrive, progressive muscle weakness and accelerated ageing. Mechanistically, muscle Pcyt2 deficiency affects cellular bioenergetics and membrane lipid bilayer structure and stability. PCYT2 activity declines in ageing muscles of mice and humans, and adeno-associated virus-based delivery of PCYT2 ameliorates muscle weakness in Pcyt2-knockout and old mice, offering a therapy for individuals with a rare disease and muscle ageing. Thus, PCYT2 plays a fundamental and conserved role in vertebrate muscle health, linking PCYT2 and PCYT2-synthesized lipids to severe muscle dystrophy and ageing.