UDP-N-Acetyl glucosamine-2 epimerase/N-acetyl mannosamine kinase (GNE) catalyzes key enzymatic reactions in the biosynthesis of sialic acid. Mutation in GNE gene causes GNE myopathy (GNEM) characterized by adult-onset muscle weakness and degeneration. However, recent studies propose alternate roles of GNE in other cellular processes beside sialic acid biosynthesis, particularly interaction of GNE with α-actinin 1 and 2. Lack of appropriate model system limits drug and treatment options for GNEM as GNE knockout was found to be embryonically lethal. In the present study, we have generated L6 rat skeletal muscle myoblast cell-based model system carrying one single Gne allele where GNE gene is knocked out at exon-3 using AAV mediated SEPT homology recombination (SKM-GNEHz). The cell line was heterozygous for GNE gene with one wild type and one truncated allele as confirmed by sequencing. The phenotype showed reduced GNE epimerase activity with little reduction in sialic acid content. In addition, the heterozygous GNE knockout cells revealed altered cytoskeletal organization with disrupted actin filament. Further, we observed increased levels of RhoA leading to reduced cofilin activity and causing reduced F-actin polymerization. The disturbed signaling cascade resulted in reduced migration of SKM-GNEHz cells. Our study indicates possible role of GNE in regulating actin dynamics and cell migration of skeletal muscle cell. The skeletal muscle cell-based system offers great potential in understanding pathomechanism and target identification for GNEM.

UDP-N-乙酰氨基葡萄糖-2差向异构酶/N-乙酰甘露糖胺激酶 (GNE) 催化唾液酸生物合成中的关键酶促反应。GNE 基因突变导致 GNE 肌病 (GNEM)，其特征是成人发病的肌肉无力和退化。然而，最近的研究提出了 GNE 在唾液酸生物合成之外的其他细胞过程中的替代作用，特别是 GNE 与 α-肌动蛋白 1 和 2 的相互作用。缺乏适当的模型系统限制了 GNEM 的药物和治疗选择，因为发现 GNE 敲除是胚胎性的致命。在本研究中，我们生成了基于 L6 大鼠骨骼肌成肌细胞的模型系统，该模型系统携带一个 Gne 等位基因，其中使用 AAV 介导的 SEPT 同源重组 (SKM-GNEHz) 在外显子 3 处敲除 GNE 基因。经测序证实，该细胞系对于具有一种野生型和一种截短等位基因的 GNE 基因是杂合的。该表型显示 GNE 差向异构酶活性降低，唾液酸含量几乎没有降低。此外，杂合的 GNE 敲除细胞显示细胞骨架组织发生改变，肌动蛋白丝被破坏。此外，我们观察到 RhoA 水平升高导致 cofilin 活性降低并导致 F-肌动蛋白聚合减少。受干扰的信号级联导致 SKM-GNEHz 细胞的迁移减少。我们的研究表明 GNE 在调节骨骼肌细胞的肌动蛋白动力学和细胞迁移中可能发挥作用。基于骨骼肌细胞的系统在理解 GNEM 的病理机制和目标识别方面提供了巨大的潜力。该表型显示 GNE 差向异构酶活性降低，唾液酸含量几乎没有降低。此外，杂合的 GNE 敲除细胞显示细胞骨架组织发生改变，肌动蛋白丝被破坏。此外，我们观察到 RhoA 水平升高导致 cofilin 活性降低并导致 F-肌动蛋白聚合减少。受干扰的信号级联导致 SKM-GNEHz 细胞的迁移减少。我们的研究表明 GNE 在调节骨骼肌细胞的肌动蛋白动力学和细胞迁移中可能发挥作用。基于骨骼肌细胞的系统在理解 GNEM 的病理机制和目标识别方面提供了巨大的潜力。该表型显示 GNE 差向异构酶活性降低，唾液酸含量几乎没有降低。此外，杂合的 GNE 敲除细胞显示细胞骨架组织发生改变，肌动蛋白丝被破坏。此外，我们观察到 RhoA 水平升高导致 cofilin 活性降低并导致 F-肌动蛋白聚合减少。受干扰的信号级联导致 SKM-GNEHz 细胞的迁移减少。我们的研究表明 GNE 在调节骨骼肌细胞的肌动蛋白动力学和细胞迁移中可能发挥作用。基于骨骼肌细胞的系统在理解 GNEM 的病理机制和目标识别方面提供了巨大的潜力。此外，我们观察到 RhoA 水平升高导致 cofilin 活性降低并导致 F-肌动蛋白聚合减少。受干扰的信号级联导致 SKM-GNEHz 细胞的迁移减少。我们的研究表明 GNE 在调节骨骼肌细胞的肌动蛋白动力学和细胞迁移中可能发挥作用。基于骨骼肌细胞的系统在理解 GNEM 的病理机制和目标识别方面提供了巨大的潜力。此外，我们观察到 RhoA 水平升高导致 cofilin 活性降低并导致 F-肌动蛋白聚合减少。受干扰的信号级联导致 SKM-GNEHz 细胞的迁移减少。我们的研究表明 GNE 在调节骨骼肌细胞的肌动蛋白动力学和细胞迁移中可能发挥作用。基于骨骼肌细胞的系统在理解 GNEM 的病理机制和目标识别方面提供了巨大的潜力。