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博士硕士就共一发了17.3分的Nature子刊,这广州医科大学的文章,他们做的是线粒体自噬对于炎症的调控,真不错的......

实验万事屋  · 公众号  · 科研  · 2024-10-20 08:20

正文

在PubMed上冲浪的时候,夏老师就看到了这么一篇文章。这是广州医科大学基础医学院发表在17.3分的Nature子刊Nat Cell Biol上的文章,讲的是线粒体自噬对于炎症的调控,别说,还做得真不错。那让我们看看这篇文章:



首先他们研究的是线粒体在应急环境下,释放的mtDNA是通过什么去清除的。首先要知道的是mtDNA这类dsDNA,很容易会激活cGAS-STING信号通路(cGAS-STING信号通路就是由dsDNA激活,从而通过IRF3诱导炎症因子转录不熟悉cGAS-STING信号通路的话,可以回去看看《信号通路是什么鬼?》系列)。而在线粒体中TFAM是结合在mtDNA上的蛋白,于是他们用这个作为标志,分析了mtDNA在受到氧化应激后,释放后的降解过程:



他们发现缓慢的氧化应激条件下,TFAM会缓慢降解,而这个过程中,mtDNA和TFAM的结合,在mtDNA释放到胞质之后仍然存在。这种蛋白降解,是无法被MG132这种蛋白酶抑制剂抑制的。也就是说TFAM的降解很可能是通过溶酶体降解的,于是他们分析了自噬途径的蛋白降解是否与TFAM的降解有关,结果发现p62和TFAM会被同时缓慢降解,而这个过程是ATG7依赖的(看到这里还是有必要熟悉一下自噬信号通路的,不熟悉的话,可以回去看看《信号通路是什么鬼?》系列复习下)。那么这个TFAM和mtDNA的结合如果是可以通过自噬途径被清除的话,应该就能和LC3B产生共定位,于是他们就对应激后释放到细胞质中的mtDNA-TFAM复合物于LC3B的共定位进行了分析。结果发现mtDNA-TFAM复合物能与LC3B共定位:



那么TFAM是否与LC3B能够直接结合呢?于是他们进行了coIP分析,结果发现TFAM能直接结合LC3B:



那么LC3B与TFAM结合后,是否能激活mtDNA-TFAM复合物的自噬呢?他们用了分析自噬的荧光标志,也就是GFP-RFP标志(这个在《夏老师带你读文献》里讲过,用mCherry-GFP融合蛋白后,进入溶酶体GFP会淬灭,导致显示红色荧光,原理是一样的)。结果显示TFAM的确是会通过结合溶酶体的自噬途径,介导mtDNA的降解:



那么既然TFAM能促进mtDNA的降解,那么敲减了TFAM的话,是否代表着mtDNA无法被有效清除,导致下游炎症相关通路被激活呢?于是他们分析了cGAS-STING信号通路,结果发现IRF3的磷酸化会在TFAM敲减后被激活,ATG7被敲减后,也同样激活了cGAS-STING信号通路中的IRF3(这个IRF3是cGAS-STING信号通路中比较关键的下游转录激活因子,它的磷酸化代表了cGAS-STING信号通路的激活,不清楚的话,可以看看《信号通路是什么鬼?》系列):



其实故事讲到这里,应该还是不能明确TFAM在cGAS-STING这个途径的作用到底是不是通过mtDNA实现的(由于这样就会产生肯定后件的逻辑谬误,不清楚的话可以看看《科研的推理和逻辑》、《列文虎克读文献》和《信号通路是什么鬼?》系列),那怎么办呢?他们就把这个命题的外延缩小到了TFAM对于mtDNA的影响上,由于mtDNA-TFAM复合物会通过结合LC3B导致自噬降解,那么TFAM和LC3B的结合结构域,就是整个mtDNA-TFAM复合物自噬降解过程的关键。所以他们接下去的验证,就是将TFAM的LIR结构域(结合LC3B的结构域)切掉了。通过这个实验,验证了TFAM是通过结合mtDNA形成复合物,并通过TFAM和LC3B的结合导致了mtDNA-TFAM复合物的自噬降解:



而TFAM介导的mtDNA降解,是可以抑制cGAS-STING信号通路对于炎症的激活的。而这个验证也是基于LIR缺失与否的条件下的,也就是说TFAM影响cGAS-STING信号通路的关键,在于其与LC3B的结合。此外他们做了个耗氧量的检测,结果是LIR缺失的TFAM表达线粒体更容易受到氧化损伤。破坏TFAM-LC3的互作和 mtDNA 调控,会特异性地影响胞质核酸感应,而不会显着影响线粒体呼吸:



最后,形成了这样的示意图,其实这个示意图很简单,就是mtDNA结合了TFAM后形成的复合体,在应激后释放到胞质。而TFAM会通过结合LC3B,促进mtDNA通过自噬途径降解。以此抑制cGAS-STING信号通路对于炎症反应的激活:



这篇文章最后的验证,落在了TFAM和LC3B的结合上,这一点就已经优于很多文章了。大家能理解这样做的逻辑的严谨之处了么?好了,今天就策到这里吧,有兴趣就看看原文,祝你们心明眼亮。

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