科研套路是没法和科研的逻辑推理相提并论的,要是和我师弟一样满脑子套路,还想着发10+SCI的美梦,那估计就够呛了!T细胞的反应性,也就是造成炎症反应激活的能力,是与T细胞的静止相对应的,这方面的研究其实看到的并不算太多。今天这篇清华大学和山西医科大学的博士生,发表在13.0分的Cell Discov上的文章,讲的就是这么一个故事。他们分析了一个蛋白引发的内质网Ca2+离子的释放, 调控了T细胞的静止以及反应性(
值得肯定的是,他们这篇文章完全是通过分析这个TMEM41B蛋白功能的角度出发的,而不是单纯的通过敲减或者过表达该蛋白,这样就相当于把验证的命题中的概念定调成了该蛋白的功能,验证的结果也相对严谨,不清楚概念的内涵和外延的话,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
)。那我们就来看看他们到底都做了点什么吧:
他们首先是通过CRISPR筛库,筛选到了一个与ER(内质网)的Ca2+离子相关的蛋白VMP1,VMP1在ER的Ca2+稳态中有着关键作用(
CRISPR筛库其实就是通过随机的sgRNA片段库,来随机敲除基因,再查看敲除后的细胞表型,不熟悉CRISPR筛库的话,可以去看看《列文虎克读文献》,里面介绍过
)。由于VMP1和TMEM41B之间有着关联性,于是在这篇文章中,他们就研究的是TMEM41B。通过对TMEM41B的敲减或过表达,他们发现TMEM41B敲除后会导致ER这Ca2+离子的过载,而过表达TMEM41B则会使得ER中的Ca2+离子得到释放:
由于TMEM41B是一种驻留在ER膜上的膜蛋白,他们想要分析一下TMEM41B对于跨膜Ca2+离子运输会有什么样的影响。但ER膜上的Ca2+离子运输其实并不好展示,于是他们就突变了TMEM41B的内质网定位相关的氨基酸残基,通过突变使得TMEM41B可以定位到质膜上,然后分析细胞外Ca2+离子的运输变化。而在过表达TMEM41B突变体后,会展示出TMEM41B介导了Ca2+离子的跨膜转运(
这个其实就是柯霍氏法则的验证,通过引入某个关键因子,在这里就是在质膜上引入本该定位在ER上的TMEM41B,然后查看Ca2+离子的跨膜转运变化,以此确定TMEM41B的功能,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》
)。
接着,他们使用了平面脂质双层实验,来验证TMEM41B在不同浓度的K+离子以及Ca2+离子中,形成的单通道电流的变化。为了明确TMEM41B在ER上的离子转运,他们突变了TMEM41B在ER腔侧所有带负电荷的天冬氨酸和谷氨酸,导致TMEM41B介导的ER中Ca2+离子释放部分功能丧失(
通过突变,而不是过表达或者敲减TMEM41B,也就是将命题中概念的外延进行了缩小,这样能有效避免肯定后件造成的逻辑谬误,不清楚概念的外延或者内涵,以及由此造成的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
)。与 野生型的TMEM41B相比,TMEM41B的功能突变体的离子通道开放概率显著降低,也就是说TMEM41B在ER腔侧所有带负电荷的氨基酸,对于TMEM41B通道的Ca2+离子的通透性至关重要:
而有意思的是,通过Cre-LoxP系统特异性敲除了T细胞中的TMEM41B,结果发现TMEM41B的敲除,会推动幼稚的T细胞进入代谢激活状态,氧化呼吸增强(
这里显示的是SeaHorse实验OCR和ECAR结果,也就是氧化率和细胞外酸化率,是分析细胞有氧呼吸和糖酵解的技术,这个具体的技术在《信号通路是什么鬼?》系列中的铜死亡的那几章里也都介绍过,不清楚的话可以去看看
)。但TMEM41B敲除的幼稚T细胞,在免疫学上并没有被激活。
接着他们分析了TMEM41B引发的Ca2+离子通道活性,对于幼稚T细胞细胞代谢激活而免疫不被激活的潜在机制。他们分析了TMEM41B对于下游相关信号通路的影响,在这里他们分析了促进代谢但无法独立诱导T细胞活化的受体,IL2R和IL7R(
这里主要是分析了这几个受体下游可能激活的JAK-STAT信号通路、PI3K-AKT信号通路及mTOR信号通路和MAPK信号通路,这些信号通路其实都是比较常见的了不熟悉的话,可以回去翻翻《信号通路是什么鬼?》系列复习下
)相关通路。通过使用TMEM41B功能突变进行验证,他们发现TMEM41B可以通过Ca2+离子通道活性,抑制初始T细胞中的基础IL2和IL7受体信号传导:
而通过之前的单细胞测序数据的分析,他们发现TCR信号转导的负调节因子CD5,会在TMEM41B缺陷的幼稚T细胞中下调。于是他们就假设CD5可能是潜在的调控TCR、IL2R和IL7R的机制。通过TMEM41B的功能突变体和回复验证,他们确定TMEM41B可能会部分通过CD5抑制T细胞反应性(
这里其实应该值得肯定的是,他们对于表型的柯霍氏法则验证,都使用了TMEM41B敲除后,表达TMEM41B的功能突变体进行回复实验,这样就有效地避免了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
)。最后他们进行了体内实验的验证,明确了TMEM41B特异性敲除的T细胞,对感染的反应性增加:
最后就形成了这样的示意图(
这个是夏老师随便用PPT画的,具体画法在《夏老师带你读文献》里也都介绍过,可以去看看
),也就是TMEM41B通过将Ca2+离子从ER上释放到胞质中,间接激活CD5,从而抑制TCR、IL2R和IL7R。而TCR、IL2R和IL7R则能通过JAK-STAT信号通路、PI3K-AKT信号通路及mTOR信号通路和MAPK信号通路,促进T细胞代谢,并通过TCR、IL2R和IL7R的组合活化T细胞:
这篇文章讲的内容是挺不错的,特别是通过TMEM41B的功能突变来进行验证,使得这篇文章更为严谨,且有价值。好了,今天就先讲到这里吧,有兴趣的话可以看看原文,祝你们心明眼亮。
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