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要不是Redox Bio,这样的文章能上10.7分?看完这四川大学的乳酰化和铁死亡的SCI文章,我只能说还差好多……

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乳酰化的研究其实也算是比较流行了,但深入的研究并不多见,比较常见的是联动一些其他的机制,来进行分析。比如今天这篇四川大学华西医院博士生,发表在10.7分的Redox Biology上的文章,就把乳酰化和铁死亡耐受联系了起来(铁死亡大家都应该熟悉得不能再熟悉了,通过二价铁离子所产生的芬顿反应,导致了脂质氧化,从而引发的细胞死亡,不清楚的话,可以去看看《信号通路是什么鬼?》系列复习下 )。那我们就来看看他们都做了点什么吧:

他们研究的其实是IMWA(微波消融不足),这其实就是微波消融手术后,没死透的肿瘤细胞。这样的肿瘤细胞,在耐受了HS(热应激)后存活了下来,反而促进了肿瘤细胞的迁移和侵袭。首先他们肯定是通过转录组测序,来分析HS后的肿瘤细胞会产生什么样的基因差异表达(这个步骤其实就是归纳法中米勒五法的求同求异法,通过37℃正常组与47℃HS组之间的差异比较,分析组内共同的差异表达基因,这样的归纳法可以将基因的表达和HS的表型进行联系,以便提出进一步的假设,不清楚归纳法以及米勒五法的话,可以去看看《科研的推理和逻辑:从实验台到咖啡桌》和《列文虎克读文献》):

他们发现,在HS组的肿瘤细胞中糖酵解明显增强,而糖酵解活跃的细胞,在遭受HS后,会表现出更强的肿瘤增殖以及迁移侵袭能力。而糖酵解最终产物是乳酸,当产生乳酸的LDHA敲减后,抑制了乳酸的生成,对应的迁移侵袭能力也受到了抑制(这里其实就是柯霍氏法则的验证,通过移除关键因素乳酸,来分析对于表型的变化,对于表型,这里分析的是EMT,也就是上皮间质转化通路,不清楚柯霍氏法则的话,可以去看看《轻松的文献导读》和《科研的推理和逻辑:从实验台到咖啡桌》,不清楚EMT信号通路的话,可以去看看《信号通路是什么鬼?》系列)。既然乳酸对于肿瘤细胞的存活和迁移侵袭有这么大的作用,作为乳酸而言,首先能想到的就是赖氨酸乳酰化影响,他们经过检测,发现组蛋白的H3K18的赖氨酸乳酰化,在HS导致的乳酸增多后明显增多。而通过对乳酰化导致的基因表达差异的分析后,他们发现参与铁离子结合分子功能的基因在热处理的肿瘤细胞中显著富集,其中铁硫簇合成基因NFS1的表达显著上调。而铁死亡抑制相关的基因表达也明显上调,但这些铁死亡相关的基因附近并没有发现启动子位置上的H3K18乳酰化:

接着他们分析NFS1对于铁死亡的影响,他们在HS后敲减了NFS1,随之分析肿瘤的迁移侵袭能力,以及铁离子的2 铁、2 硫簇相关基因表型,分析铁离子浓度,以及ROS的变化(这些都是常见的铁死亡分析方法,通过分析铁离子以及脂质ROS的累积,来确定铁死亡是否产生,不熟悉这些铁死亡验证方法的话,可以去看看《信号通路是什么鬼?》系列的铁死亡相关章节)。结果发现,NFS1是亚致死性HS条件下,肿瘤的转移所必需的,其表达上调降低了亚致死性HS后铁死亡的易感性:

由于肿瘤细胞中ROS的产生,是联合抗癌治疗中,协同细胞毒作用的基本机制。于是他们提出一个新的假设,假设在敲减NFS1后,使用OXA(奥沙利铂)可以更好地杀死亚致死性HS导致的肿瘤迁移侵袭(这其实就是假设的迭代,通过对已有信息的分析,比如敲减NFS1后,会促进铁死亡敏感性,增强ROS,再进一步结合已知的OXA对细胞的影响,提出了这样的新假设,假设的迭代是一个课题能进一步推进的关键,不清楚假设或者假设迭代的话,可以去看看《科研的推理和逻辑:从实验台到咖啡桌》、《列文虎克读文献》和《信号通路是什么鬼?》系列)。结果发现NFS1的敲减增强了奥沙利铂治疗对肝细胞癌转移的抑制作用,而H3K18→NFS1通路介导亚致死性HS后,肿瘤细胞转移能力的增加:

最后就形成了这样的示意图(这个我随便用PPT画的,具体的画法在《夏老师带你读文献》里也教过大家了,不清楚的话可以回去看看复习下),IMWA导致的细胞存活,也就是细胞遭受了HS,会导致肿瘤细胞中糖酵解的增加,并促进了乳酸产生。多余的乳酸进入细胞核,对组蛋白H3K18进行了乳酰化修饰,从而导致了NFS1基因转录增强,引发了硫铁簇的形成,抑制了游离铁离子,从而抑制铁死亡引发的脂质ROS累积,促进了肿瘤细胞的迁移侵袭。抑制NFS1并联合使用OXA,可以有效抑制IMWA后参与的肿瘤细胞迁移和侵袭:

总的来说这篇文章只能算是中规中矩,在验证过程中,是按部就班地对各个环节进行验证的。但是在机制上其实这篇文章并不深入,为什么说NFS1在抑制铁死亡的同时能促进EMT呢?是乳酰化导致的EMT激活,还是铁死亡的抑制导致的呢?这些问题,可能需要有更多的后续实验才能解决了。好了,今天就先策到这里吧,有兴趣的话可以看看原文,祝你们心明眼亮。

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