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经常发表10+SCI文章的博士生应该知道,表观遗传不好做!看了这杭州师范大学11.7分的Science子刊,我更难了……

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主要观点总结

本文主要介绍了一篇关于N蛋白(神经锌指蛋白NZF2)对组蛋白乙酰化影响的文章。文章关键包括研究背景、实验方法、实验结果及潜在机制。文章关注了少突胶质细胞分化过程,通过单细胞测序发现N蛋白在此过程中表达增多,并通过基因诱导敲除和过表达实验验证了N蛋白对少突胶质细胞分化的影响。同时,文章还探讨了N蛋白的潜在机制,通过假设迭代找到了N蛋白的靶基因NKX,并分析了其与组蛋白乙酰化的关系。最后,文章探讨了N蛋白在Notch信号通路中的作用。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景及目的

文章关注少突胶质细胞分化过程,研究N蛋白在这一过程中的作用及机制。

关键观点2: 研究方法

文章采用了单细胞测序、基因诱导敲除和过表达实验等方法来研究N蛋白对少突胶质细胞分化的影响。

关键观点3: 实验结果

研究发现N蛋白对少突胶质细胞分化起到关键作用,并通过结合NKX启动子影响NKX表达,从而促进少突胶质细胞分化。同时,N蛋白还能通过拮抗HDAC促进组蛋白乙酰化。

关键观点4: 潜在机制

文章提出N蛋白可能通过Notch信号通路影响少突胶质细胞分化,并通过分析NICD验证了这一假设。

关键观点5: 文章不足与改进建议

虽然文章在验证过程中存在一些逻辑漏洞和不足之处,但整体上对于理解N蛋白在少突胶质细胞分化中的作用和机制具有重要意义。


正文

今天这篇文章挺有意思,他们把表观遗传做得算是比较深入了,虽然也有地方有些许不足(这里的不足也就是后期验证过程中,存在着一些肯定后件逻辑谬误的小瑕疵,不清楚肯定后件的话,可以去看看《列文虎克读文献》、《科研的推理和逻辑:从实验台到咖啡桌》和《信号通路是什么鬼?》系列),但还算是一篇不错的文章。这篇文章就是马爸爸母校杭州师范大学的博士,发表在的11.7分的Science子刊Science Advances上的文章,讲的是N蛋白(神经锌指蛋白NZF2)对于组蛋白乙酰化的影响。我们就一起来看看他们做了点什么吧:

他们研究的是少突胶质细胞通过分化产生髓鞘的过程,在这个过程中他们首先使用了单细胞测序分析了少突胶质细胞在分化过程中的变化(单细胞测序的UMAP图大家应该都熟悉了,其实就是根据RNA的转录情况,作为多重的主成因分析,再进行降维处理的结果,不清楚单细胞测序图的话,可以看看《夏老师带你读文献》和《列文虎克读文献》)。他们通过单细胞测序的结果发现,N蛋白,在少突胶质细胞祖细胞分化成定型的少突胶质细胞祖细胞过程中,表达明显增多:

这也就意味着将N蛋白和少突胶质细胞的分化,联系在了一起。为了确定N蛋白对于少突胶质细胞的分化的影响,他们就进行了N蛋白基因的诱导敲除(这一步骤,其实就是柯霍氏法则的验证,通过移除潜在的关键因素,查看可能的表型变化,以此来建立表型和基因表达之间的联系,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》)。结果发现敲除了N蛋白后,少突胶质细胞的分化明显延迟了:

另一方面,诱导过表达N蛋白,则能在体外促进早熟的少突胶质细胞分化。体内过表达N蛋白则能促进脱髓鞘损伤后髓鞘再生,这也相当于是做了回复实验:

那么N蛋白对于少突胶质细胞分化起到了关键作用,对于N蛋白本身而言,他是通过什么样的机制做到的呢?于是他们就进行了假设的迭代,来挖掘一个N蛋白潜在的,可以调控少突胶质细胞分化的靶基因(假设迭代,就是在原有的假设基础上,通过已知的信息,合理推测出一个可能的新的假设,也就是新的命题,在这里N蛋白的功能明确了,缺少的就是其作用的机制,于是这里迭代了假设,假设有这样一个作用机制的存在,来推动整个课题的进展,不清楚假设和假设迭代的话,可以去看看《科研的推理和逻辑:从实验台到咖啡桌》)。通过对于N蛋白的靶基因分析,他们找出了几个潜在的N蛋白的靶基因:

在这些N蛋白的靶基因里,NKX是和少突胶质细胞分化密切相关的。于是他们主要分析了NKX作为N蛋白靶基因的情况。他们发现N蛋白可以结合NKX的启动子,影响NKX的表达,同时在敲除了N蛋白后,过表达NKX可以促进少突胶质细胞的分化(实际上这里的验证并不是特别严谨,原命题是“N蛋白可以结合NKX的启动子,影响NKX的表达,从而促进少突胶质细胞的分化”,而这里直接使用敲减N蛋白结合过表达NKX,就使得命题变成了“N蛋白与NKX的表达,对促进少突胶质细胞的分化的影响”,命题的外延差异使之变成了两个完全不同的命题,会造成肯定后件的逻辑谬误,不清楚命题、外延和肯定后件逻辑谬误的话,可以去看看《列文虎克读文献》、《科研的推理和逻辑:从实验台到咖啡桌》和《信号通路是什么鬼?》系列):

N蛋白作为含有锌指结构的转录因子,很可能和组蛋白的表观修饰有一定的关系,于是他们就分析了一下N蛋白对于组蛋白乙酰化的影响。结果发现N蛋白过表达后,组蛋白,特别是NKX的启动子附近的乙酰化明显增多了。而N蛋白主要是通过拮抗HDAC这样的去乙酰化酶,从而促进了组蛋白的乙酰化:

N蛋白有两个锌指结构,中间由一个Myt结构域连接。他们通过对N蛋白的截断,分析了NZF2与HDAC1的结合情况,结果发现,N蛋白通过其锌指结构域直接结合基因组AAG/CTT基序,并通过其中央Myt结构域与HDAC1进行物理结合。N蛋白与HDAC1的结合,会促进少突胶质细胞分化,缺失了Myt结构域会对分化造成抑制。但这里其实很奇怪,明明Myt结构域很重要,但他们在标题里写的却是“dispensable”(可有可无的):

接着,他们分析了N蛋白的上游,由于Notch信号通路在少突胶质细胞分化中有抑制作用,于是他们假设N蛋白可以抵消Notch信号通路带来的抑制,位于Notch信号通路下游,通过对NICD的分析(NICD就是Notch信号通路中,经过三次水解进入细胞核启动转录的Notch胞内结构域,还不熟悉Notch信号通路的话,可以去看看《信号通路是什么鬼?》系列复习下)。结果显示N蛋白的确在Notch信号通路的下游,发挥作用以促进少突胶质细胞分化:

最后,就形成了这样一个示意图。Notch信号通路通过抑制N蛋白,导致了NKX的启动子区域组蛋白被HDAC1去乙酰化,抑制了表达。NKX的表达下调,抑制了少突胶质细胞分化。而Notch信号通路抑制后,N蛋白的表达提高。N蛋白通过锌指结构,结合NKX的启动子,同时N蛋白的Myt结构域结合HDAC1,从而阻止HDAC1的去乙酰化酶功能,促进了NKX表达,从而导致少突胶质细胞分化:

这篇文章其实内容上来说是不少的,但实际上在验证的一些细节中,还存在着少许逻辑漏洞。如果能更严谨一些的话,这篇文章应该可以更好。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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