别人的棕榈酰化是怎么做的?棕榈酰化的研究做得好的不算很多,今天讲的这篇大连医科大学的博士,发表在14.3分的Adv Sci (Weinh)上的文章就挺有意思,他们讲了一个棕榈酸诱导的棕榈酰转移酶和Hippo信号通路之间的正反馈通路,有意思的是他们研究的这个整体的机制,其实还算是比较严谨的,通过层层的推理才得到了最后的结果(
这就很值得肯定,因为对一篇文章或者一个课题而言,严谨的推理和细致的验证才是文章能够成立的关键,不清楚科研推理和逻辑的话,可以去看看《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
)。我们就一起来看看他们都做了点什么吧:
他们首先分析了PA(棕榈酸)对于肿瘤的影响,他们发现PA饲喂的肿瘤小鼠模型中,肿瘤的迁移侵袭能力明显得到了增强。而通过转录组分析后,他们发现,在饲喂PA的小鼠模型中,Hippo信号通路明显被激活了,特别是Hippo信号通路下游的靶基因AMOTL2和CYR61这两种与肿瘤迁移侵袭相关的蛋白表达,明显增强。同时在体外培养肿瘤细胞过程中,加入PA后,会促进YAP的入核(
YAP大家应该都熟悉了,这是Hippo信号通路中关键的分子,LATS1通过磷酸化YAP导致YAP的降解,从而抑制Hippo信号通路,而未磷酸化的YAP则会入核结合TEAD,促进下游靶基因转录,不清楚Hippo信号通路的话,可以去看看《信号通路是什么鬼?》系列
)。他们通过敲减YAP来分析PA对于肿瘤增殖的影响,确定了Hippo信号通路在PA诱导后的关键作用。
那么棕榈酸增加,导致下游表型变化的关键应该是棕榈酰化,于是他们就考虑到了棕榈酰转移酶,他们通过筛选,发现了棕榈酰转移酶ZDHHC15是调控YAP入核的关键(
他们通过使用ZDHHC15的失活突变体,来验证了这一假设,其实这一点就已经算是不错的验证方法了,由于棕榈酰转移酶ZDHHC15的功能突变,影响了棕榈酰化,导致了YAP的入核能力减弱,这就避免了肯定后件的逻辑谬误,不清楚肯定后件逻辑谬误的话,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
)。另一方面他们又发现YAP可以启动ZDHHC15的转录,这里他们也用了两种YAP的突变体,一个是YAP-5SA(这个是避免被磷酸化的激活突变),另一个是YAP-S94A(这个是抑制结合TEAD,抑制转录的抑制突变),以此验证YAP对于ZDHHC15的转录激活功能,从而确定了ZDHHC15通过棕榈酰化激活YAP,而YAP又可以激活ZDHHC15的转录,形成了一个正反馈通路。
ZDHHC15既然和YAP形成了一个正反馈的通路,那么它对于肿瘤形成是否有一定的功能呢?于是他们通过ZDHHC15的敲减,以及回复表达ZDHHC15功能突变体,查看对于肿瘤的影响,来分析其间的关联性(
这里其实就是柯霍氏法则的验证,通过移除某个关键因素,来分析对于下游的表型影响,这里的ZDHHC15是以棕榈酰转移酶功能来进行验证的,它既是Hippo信号通路的上游,又是下游,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》
)。结果显示ZDHHC15的表达的确与肿瘤的恶性表型相关。那么棕榈酸在其中又扮演了什么角色呢?他们通过敲减了ZDHHC15后,补充棕榈酸进行分析,结果发现,棕榈酸的加入,相当于是劫持了ZDHHC15-YAP环,促进了肿瘤的增殖:
那么棕榈酸刺激的棕榈酰化底物是什么呢?这个棕榈酸的底物,其实也就是ZDHHC15的底物。他们假设,这个棕榈酸的底物,必须符合这样的性质,也就是首先能与ZDHHC15结合,其次是位于Hippo信号通路上游(
这样的推理过程,其实就是假设的迭代,在抑制ZDHHC15可以通过棕榈酰转移酶的活性,激活Hippo信号通路,那么最基本的方法,就是找到一个两者的连接点,假设和假设的迭代,是一篇文章推进过程中必不可少的部分,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》、《列文虎克读文献》和《信号通路是什么鬼?》系列
)。于是他们找到了KIBRA,这个蛋白位于LATS1的上游,可以抑制LATS1的磷酸化,也就是间接激活了YAP的入核。他们发现ZDHHC15可以对KIBRA的两个半胱氨酸位点进行棕榈酰化修饰,而KIBRA的棕榈酰化修饰,使得其蛋白稳定性明显增强,而未棕榈酰化的KIBRA则会显示出入核的现象:
他们通过对KIBRA的两个半胱氨酸位点突变,清除了其棕榈酰化,结果显示去除棕榈酰化的KIBRA入核增加(
这里通过对KIBRA的突变,而不是单纯地敲除KIBRA,这部分的验证就做得很好,因为这样的验证,有效地缩小了验证命题中的概念外延,不再是KIBRA的蛋白表达变化,而是KIBRA的棕榈酰化诱导的蛋白表达变化,增加了内涵之后,两个命题就完全不一样了,不清楚命题的外延和内涵的话,可以去看看《科研的推理和逻辑:从实验台到咖啡桌》
)。同时,TEAD荧光素酶报告基因标记实验显示,去除棕榈酰化的KIBRA会抑制TEAD的转录活性。而同时使用棕榈酸抑制剂以及Hippo抑制剂,可以有效抑制肿瘤的增殖和发展:
最后就形成了这样的示意图(
这个是夏老师用PPT随便画的,具体的画法在《夏老师带你读文献》里介绍过,不熟悉的话,可以去看看
),细胞吸收了PA后,ZDHHC15会促进KIBRA的棕榈酰化,这使得KIBRA的稳定性增强,同时抑制了KIBRA的入核。KIBRA在细胞质中,抑制了LATS1的磷酸化,也就间接地促进了YAP的入核,激活了YAP与TEAD的下游基因的转录。这一方面通过激活ZDHHC15转录,导致了ZDHHC15-YAP正反馈通路的产生,另一方面通过激活靶基因AMOTL2和CYR61转录,促进了肿瘤的迁移和侵袭:
这篇文章在棕榈酰化的研究中,算得上是比较优秀的,在验证过程和逻辑推理上,都是比较严谨的。特别是在对于KIBRA的棕榈酰化位点的验证,以及后期对于KIBRA棕榈酰化位点突变清除后,验证肿瘤表型变化,都是比较严谨的。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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