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机制研究的6个层次,然后编个故事看看能发几分?

猫头鹰教室  · 公众号  ·  · 2025-01-22 08:00

正文

对大部分临床专业的申请人来说,国自然中最难的地方是 分子机制 ,原因多样: 比如大家对分子机制的认识不同,即使是评审专家也没有固定统一的看法,更重要的是在不同的方向代码下,对细胞分子机制的深度要求也不同 ,下面我们就这个问题展开说一下。

总的来说,机制的深度可以分为 6 层(个人观点),但并不代表所有代码下的研究都需要做完。

第一层:表型相关指标检测

细胞与分子机制的起点是表型和通路指标的检测,所以指标检测是必做部分。比如 前期预实验中发现 A 基因促进了细胞线粒体自噬 ,除了通过电镜、显微镜等形态确定外,还需要检测细胞自噬以及线粒体自噬关键的指标,比如 LC3-II/LC3-I 比值、 p62 ATGs 等,但需要注意的是: 由于细胞自噬的方式很多,因此不仅要检测上述自噬指标,还需要检测线粒体自噬特异性的指标,比如 PINK/Parkin FUNDC1 BNIP3/NIX 等等

这一步完成后可以得到的初步结论是: A 基因改变了线粒体自噬相关指标表达,是对其它结果(如形态学)的进一步确认,也是下一步的起点。

第二层:具体那条通路或者途径发挥作用(依赖于哪种方式)?

承接上一层结果, 我们知道细胞凋亡有多种途径或者方式(比如 Caspase-9 FAS BCL2 BAD 等),类似的细胞铁死亡也有几种方式(如铁离子、脂质过氧化和谷胱甘肽等),而线粒体自噬也有几种( PINK1-Parkin 通路、 FUNDC1 BNIP3/NIX 等),因此在第一层的基础上就需要 确定到底是哪种方式、通路或者途径,检测手段一般还是以 WB 这些常规方法为主。

这一步完成后可以得到的初步结论是: A 基因通过 PINK1-Parkin 途径(而非 FUNDC1 BNIP3/NIX 等)促进线粒体自噬,当然如果 PINK1-Parkin 途径在 A 基因促进线粒体自噬中发挥非常高的占比,那我们可以说 A 基因依赖于 PINK1-Parkin 途径(而非 FUNDC1 BNIP3/NIX 等)促进线粒体自噬。

第三层:筛选确认通路的靶点

承接上一层结果,既然确认了 A 基因激活 PINK1-Parkin 途径,那 A 基因具体是如何激活这条通路的呢? 一般情况下我们就要做免疫共沉淀、 ChIP-Seq RIP-Seq RNA pulldown 等实验了( 具体的实验要根据 A 的分子特性来选择,比如 A 的生化特性和细胞定位、结构域分析等等 ),这些实验大致分“ 筛选和验证 ”两部分,所以筛选部分一般是测序等高通量组学方法,验证部分一般是 WB PCR 等低通量手段,筛选的一般原则是“ 1 )哪些靶点与 PINK1-Parkin 途径有关; 2 )能解释 A 基因激活 PINK1-Parkin 途径的作用”,当然最好的就是 A 基因直接调控 PINK1-Parkin ,不过多数情况下都筛选不到,这样就需要在 A PINK1-Parkin 之间再找一个 B 分子,即 文献报道 B 如何调控 PINK1-Parkin ,而数据显示 A 可能调控 B ,所以 A 可能通过 B 调控 PINK1-Parkin 通路。

一般情况下, B 可能会有很多个: B1 B2 B3 ……,所以就还需要进一步验证,比如对 A 进行免疫共沉淀( Co-IP + 质谱筛选到 B1 B2 B3 ,验证就反过来做 B1 B2 B3 A Co-IP 。需要注意的是: 如果我们说 A 通过 B2 激活 PINK1-Parkin 途径,到这里还不够,还需要做挽救实验,把 B 敲掉(或者阻断)后, A 激活 PINK1-Parkin 途径的作用是不是被大大降低,甚至是完全没有了? 反之,把 A 敲掉(或者阻断)后, B 激活 PINK1-Parkin 途径的作用是不是被大大降低,甚至是完全没有了? 这里大家思考一下为什么还要把 A 敲掉或者阻断 )。

同样的道理,我们就说 A 依赖于 B 激活 PINK1-Parkin 途径,这一步完成后可以得到的初步结论是: A 通过(依赖于)靶点 B 激活 PINK1-Parkin 途径,下面一个问题是: A 是如何影响靶点 B 的?

第四层: A 对靶点 B 的影响是什么?

承接上一层结果,既然 A 通过靶点 B 发挥作用,而 B 在文献中可以激活 PINK1-Parkin 途径,那 A 是如何影响 B 蛋白的呢?( 其它方式作用,比如 A 影响 B mRNA 等就不展开说了,是一个道理。 )既然我们发现 A B 是两个蛋白相互作用,那就考虑蛋白层面的影响了,所以我们先看 A B 蛋白表达的影响,还是做 WB 看总蛋白就行;假如我们发现 A 沉默后, B 的蛋白总量减少了,那我考虑是不是 A 影响了 B 蛋白的稳定性( 由于 B 蛋白的产生是 mRNA 翻译的结果,而前面并没有考虑蛋白 A B mRNA 的结合影响,所以这里不探索,但不排除有影响 )。

到蛋白稳定性大家就熟悉了,先做一个半衰期实验, 发现 A 蛋白沉默后 B 蛋白在细胞内的半衰期缩短了,就可以考虑 A 可能是提高 B 蛋白稳定性的,那影响稳定性的原因有哪些呢? 多泛素化介导的蛋白酶体途径降解、溶酶体介导的蛋白降解等等,下面就做两个:






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