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我博士生导师都没教过我们科研逻辑!看完这中山大学博士生的14.3分,线粒体代谢重编程的SCI文章,我是豁然开朗了……

实验万事屋  · 公众号  · 科研  · 2025-03-19 08:20

正文

其实近年来,OXPHOS(氧化磷酸化)的文章屡见不鲜了,但在机制上并不一定都做得很好。今天这篇中山大学肿瘤医院博士生发表在14.3分的Adv Sci (Weinh)上的文章,真的是让我刮目相看。在机制的验证上,他们能做到这种地步,就基本上已经算得上是极致了( 这篇文章在机制的验证上,是全部通过结合位点的突变,以及互作,作为验证的着眼点,这样的验证方法,有效地缩小了验证命题中概念的外延,避免了肯定后件的逻辑谬误,这可以算得上是一篇优秀机制验证的典范,不清楚科研的推理,以及概念的内涵和外延,或者不清楚逻辑谬误的话,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 )。那么我们就来看看,他们到底都做了点什么吧:

他们主要做的是BCa(膀胱癌)的顺铂耐药,通过耐药株的构建后,他们发现耐药株的OXPHOS明显增强。既然OXPHOS增强,那么相对应的线粒体相关基因的表达就可能会有差异,于是他们进一步分析了电子传递链中基因的表达情况( 这一步,其实就是通过已有现象,提出了一个科学的假设,也就是从OXPHOS的差异,衍生到了电子传递链基因表达的差异上,通过假设产生一个可证伪的命题,来推进课题的进展,不清楚科研假设的话,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 )。通过数据挖掘,他们发现电子传递链的复合体IV中的组装因子TACO1的表达,敲减后会影响有氧呼吸,同时与BCa的进展有关:

通过微小球实验,他们发现TACO1的表达与否,会影响BCa细胞的细胞干性,同时高表达TACO1会促进BCa细胞的顺铂耐药。TACO1主要的亚细胞结构定位,是在线粒体内,通过coIP实验,他们发现TACO1能与HSP90β结合。那么与HSP90β的结合,对于TACO1有什么影响呢?他们通过敲减了HSP90β后,发现TACO1在HSP90β表达缺失后,线粒体的定位也减少了。也就是说HSP90β与TACO1的结合,可能与TACO1的线粒体定位有关( 这部分验证,其实是通过敲减移除HSP90β,来分析TACO1的亚细胞结构定位变化来分析的,也就是一个柯霍氏法则的验证,通过这个验证来明确HSP90β与TACO1之间的关联性,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》 )。有意思的是HSP90β的敲减,降低了线粒体中MTCO1蛋白的表达,在敲减HSP90β后过表达TACO1也无法恢复,同样敲减TACO1后过表达HSP90β也是一样的,这些数据都证明了HSP90β结合诱导的TACO1的线粒体易位,是MTCO1蛋白的表达的关键:

TACO1是一个RNA结合蛋白,于是他们想看看RNA结合是否和TACO1-HSP90β的形成有一定的关系,于是他们使用了两种RNA酶进行消化,结果发现消化线性RNA对TACO1-HSP90β的形成没有影响,而消化总RNA,能抑制两者结合。也就是说,可能是一个circRNA对于TACO1-HSP90β的结合起到了作用( 这里其实就是假设的迭代,通过TACO1的功能,分析其与RNA的结合,再排除了线性RNA,才得到了一个有意思的新的假设,这也就是假设迭代的过程,假设迭代才能推进课题的进展,就比如这里,就将原有的蛋白互作推进成了有circRNA参与的蛋白互作,不清楚假设迭代的话,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 )。通过筛选,他们找到了一个circRNA——circFOXK2,是能与TACO1结合的。敲减了circFOXK2,能影响TACO1-HSP90β符合体的形成,并且影响MTCO1的表达:

而接下去,他们就筛选找到了TACO1与circFOXK2的结合位点,就是R196残基,通过突变该残基,直接影响了TACO1的线粒体定位。而另一方面,在circFOXK2上也有对应的结合TACO1的序列,两者的结合位点突变后,也阻止了TACO1的线粒体定位( 这里的验证其实是十分关键的,通过将两者的结合作为验证命题中的重要概念,也就缩小了原有的两者表达作为概念的外延,可以有效缩小验证过程中不必要的范围,如果直接对两者进行敲减或者敲除来分析,则会犯肯定后件或者中项不周延的逻辑谬误,这里的验证很显然是十分严谨且值得学习的,不清楚概念的外延和内涵的话,以及逻辑谬误,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 )。同样,他们也筛选了HSP90β上的结合位点,发现Q279A的突变显着降低了HSP90β-circFOXK2-TACO1复合体的形成。接着他们从复合体的形成,以及TACO1的线粒体易位,这两个表型,进一步扩展到了HSP90β-circFOXK2-TACO1三者的结合突变,对于MTCO1表达的影响、对于OXPHOS的影响,以及对于BCa细胞干性和顺铂耐药性的影响:

最后他们就分析了一下, HSP90β、circFOXK2的表达水平和TACO1在顺铂治疗应答和无应答者中的分布。最后就形成了这样的示意图( 这个夏老师自己用PPT画的,方法其实也都介绍过,可以去看看《夏老师带你读文献》复习下,里面都有讲过 ), HSP90β、circFOXK2和TACO1形成复合体,促进了TACO1的线粒体易位,促进了MTCO1的表达,激活了OXPHOS,促进了BCa细胞的顺铂耐药性:

这篇文章优秀的地方十分明显,就是通过蛋白与circRNA之间的结合来进行表型分析,而不是跟很多27点几分的水刊一样,直接敲减蛋白或者敲减circRNA。他们的验证是逐步递进的,从突变无法结合,到影响TACO1的线粒体易位,到MTCO1的表达,再到OXPHOS的影响,最后到顺铂耐药,这都是通过circRNA的突变,TACO1的突变作为验证基础的。这篇文章真的能算得上是我近期看过的文章里,机制研究最精彩的了。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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