这篇文章主要研究了巨噬细胞在结核分枝杆菌感染后的变化,特别是棕榈酰化在其中的作用。研究者通过一系列实验发现,ZDHHC2对巨噬细胞控制结核分枝杆菌的感染有一定作用,并且参与了Ras-Raf通路和炎性细胞因子的转录过程。整篇文章的推进基于假设和假设迭代,通过验证和归纳法逐步揭示了ZDHHC2的功能和棕榈酰化的重要性。
研究者通过二代测序发现ZDHHC的蛋白表达变化,并通过验证实验分析ZDHHC2的具体功能。使用了假设迭代的方法推进研究,通过验证假设获得新的结果和线索。
研究发现ZDHHC2影响巨噬细胞对结核分枝杆菌的免疫反应,通过棕榈酰化维持c-Raf和b-Raf蛋白稳定性,进而激活下游信号通路和炎性细胞因子的转录。
研究以假设迭代的方式推进,揭示了棕榈酰化在巨噬细胞免疫应答中的具体机制,为理解巨噬细胞在结核分枝杆菌感染中的作用提供了新的视角。
文章对于理解巨噬细胞在结核分枝杆菌感染中的反应机制有重要意义,同时也展示了假设迭代在科研中的重要性。
棕榈酰化和乳酰化都算是蛋白酰基化修饰的一种,但组蛋白乳酰化更注重转录调控,而棕榈酰化则注重蛋白互作。今天这篇文章是南方医科大学博士生,发表在11.7分的Sci Adv上的文章,讲的就是巨噬细胞的蛋白棕榈酰化。这篇文章涉及到一个概念,就是通过棕榈酰化的蛋白修饰,影响了蛋白的稳定性,这篇文章有意思的点,就是他们还是通过一个个假设的迭代,逐步找到了这个棕榈酰化酶对于具体巨噬细胞免疫应答的机制,而不是预设好的结果(
假设和假设的迭代,就是在一个课题中推进课题进展的关键步骤,通过不断地假设,并验证得到结果,进一步判断课题接下去的走向,这就是一个课题应该有的样子,而不是在一开始就预设好结果,不清楚科研推理或者假设以及假设迭代的话,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
)。那我们就一起来看看,他们都做了点什么吧:
他们研究的方向是结核分枝杆菌(M. tuberculosis)对小鼠感染后,巨噬细胞产生的变化,通过二代测序他们发现棕榈酰转移酶家族ZDHHC的蛋白表达明显增高了(
这一步,其实就是归纳法的米勒五法中的求同求异法分析,通过感染和未感染组间比较,分析组中共同的差异表达,找到潜在的与表型相关的基因,这就是归纳法,不清楚归纳法的话,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》
)。通过验证,他们发现ZDHHC的表达差异最为明显。而在小鼠中敲除ZDHHC2,则会影响其对结核分枝杆菌的免疫反应:
既然ZDHHC2对于巨噬细胞控制结核分枝杆菌的感染有着一定的作用,他们就进行了体外的验证,体外培养巨噬细胞,并对巨噬细胞的ZDHHC2进行敲除,来分析ZDHHC2具体的功能(
这一步验证,其实就是在归纳法获得了ZDHHC2与抗菌功能的联系后,通过柯霍氏法则对ZDHHC2的具体作用进行验证,通过敲除ZDHHC2来查看表型的差异,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》
)。他们发现敲除了ZDHHC2后,巨噬细胞炎性因子的表达受到了抑制:
那么具体是什么导致了炎性因子的表达变化呢?其实有很多信号通路其实都与炎症因子表达相关(
比如NFκB信号通路,PI3K-AKT信号通路、MAPK信号通路、Toll样受体信号通路等等,这些信号通路都会在终端产生大量的细胞因子,或是与细胞的炎症反应有关联,在巨噬细胞的研究中,这几个信号通路也是比较常见的,不清楚的话,可以去看看《信号通路是什么鬼?》系列
),通过WB的验证,他们发现MAPK信号通路的分支ERK的磷酸化,是受到了ZDHHC2影响的。而ERK上游的c-Raf和b-Raf的表达,也受到了ZDHHC2的影响。
于是他们提出了假设,假设ZDHHC2可能能与c-Raf和b-Raf产生结合并对其进行修饰(
这里其实就是假设的迭代,由于每一步假设或者假设迭代后,都会通过验证,得到新的结果,这些结果其实也就是新的线索,通过对线索的分析和总结,就可以得到新的假设,这就是假设迭代,也是课题推进的关键,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》和《信号通路是什么鬼?》系列
)。通过验证他们发现,ZDHHC2能分别与c-Raf和b-Raf结合,并能影响c-Raf和b-Raf的棕榈酰化。通过ZDHHC2的功能位点C156的突变,他们确定了ZDHHC2是造成c-Raf和b-Raf棕榈酰化的关键。使用棕榈酰化抑制剂的梯度实验,也发现了c-Raf和b-Raf的蛋白稳定性,与棕榈酰化有密切的关联性,而c-Raf和b-Raf则是巨噬细胞抗击结合分枝杆菌的关键:
那么棕榈酰化是如何维持c-Raf和b-Raf蛋白稳定性的呢?蛋白的降解途径有两种,一个是蛋白酶水解,一个是自噬降解。他们通过使用MG132或自噬抑制剂,发现c-Raf和b-Raf的蛋白降解是通过自噬导致的。自噬过程中,对于泛素化的蛋白,会通过OPTN、TOLLIP及p62(
其实就是SQSTM1,这个大家要是熟悉自噬信号通路的话,应该记得,这些蛋白都是结合在自噬体的膜上的,通过结合这些蛋白,能将被降解的蛋白包裹入自噬体,然后通过自噬体结合溶酶体进行降解,不清楚自噬信号通路的话,可以去看看《信号通路是什么鬼?》系列
)结合。于是他们敲减了这几个自噬相关的蛋白,结果发现c-Raf和b-Raf蛋白稳定性随着自噬的削弱而增强:
最后就差不多是这样的示意图(
这个是夏老师随便用PPT画的,在《夏老师带你读文献》里也讲过这个要怎么画了,有兴趣的话,可以自己试试看
)。在结合分枝杆菌感染后,激活了巨噬细胞的Ras-Raf通路,而c-Raf和b-Raf通过ZDHHC2对其进行的棕榈酰化,维持了稳定性,激活了下游的MEK和ERK,通过c-Fos和c-Jun激活了炎性细胞因子的转录,抑制了结核分枝杆菌。而如果c-Raf和b-Raf未被ZDHHC2棕榈酰化,则会通过自噬降解,导致巨噬细胞的炎症反应减弱:
这篇文章算是一篇中规中矩的巨噬细胞棕榈酰化研究,通过对ZDHHC2的突变,其实算是比较不错的,抑制其唯一的功能来分析对于表型的影响。而整篇文章的推进,都是建立在假设和假设迭代的基础上的,不是生搬硬套所谓的科研套路。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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