这篇文章介绍了中山大学博士生关于MAVS蛋白在天然免疫中作用的最新研究。文章详细阐述了MAVS蛋白的棕榈酰化与其在天然免疫中功能的关系,并通过一系列实验验证了这个假设。同时,文章还介绍了研究中使用的科研方法和逻辑思路。
研究者通过假设迭代的方法,逐步推进研究,利用位点突变、CRISPR筛选等技术,分析MAVS蛋白的棕榈酰化与天然免疫之间的关系。
研究发现MAVS的棕榈酰化在抗病毒免疫中起关键作用,ZDHHC12是促进MAVS棕榈酰化的关键酶。此外,MAVS的K63泛素化与棕榈酰化之间存在关联。
文章逻辑清晰,实验设计严谨,但在某些验证过程中存在不够严谨之处,如直接对ZDHHC12进行敲除,可能无法达到预期验证结论。
棕榈酰化也是近几年来研究比较偏重的方向,特别是在免疫上的研究更为突出。今天这篇文章,就是中山大学的博士生,发表在13.3分的J Clin Invest.上的文章,这篇文章有意思的地方就是在他们逐一推演和假设迭代的过程(科研就是通过不断地推演和假设的迭代,逐步递进的,只有通过假设迭代推进课题,才能得到最后让人信服的结果,不清楚科研推理和假设迭代的话,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),在这个过程中,他们也遇到了一些小挫折。让我们来看看他们都做了些什么吧:
他们研究的目的基因是MAVS,要是熟悉天然免疫的话,应该还记得MAVS与NOD样受体信号通路、MAPK信号通路都有关联(不清楚这些信号通路的话,可以去看看《信号通路是什么鬼?》系列复习下,这都是与先天免疫以及I型IFN反应密切相关的)。MAVS需要在线粒体上聚集,然后激活下游的通路。一般研究MAVS都会涉及到MAVS的泛素化修饰,但对于其棕榈酰化修饰并没有太多研究。于是他们就提出了第一个假设,假设MAVS的棕榈酰化,可能与其在天然免疫中的功能有关:
通过验证发现,在诱导巨噬细胞天然免疫的过程中,MAVS的棕榈酰化,是随诱导时间而增加的(这就是归纳法的米勒五法中的共变法,通外界处理的变化,分析与该变化密切相关的表型因素,这里随着天然抗病毒免疫诱导发生共变的,就是MAVS的棕榈酰化,不清楚米勒五法的话,可以去看看《列文虎克读文献》和《科研的推理和逻辑:从实验台到咖啡桌》)。这也就说明,MAVS的棕榈酰化在抗病毒免疫中的作用。于是他们就进行了假设的迭代,假设MAVS的棕榈酰化与抗病毒免疫有关。通过找到MAVS的半胱氨酸棕榈酰化位点,抑制其棕榈酰化后,他们发现巨噬细胞的抗病毒免疫的I型IFN反应缺失了。
那么既然MAVS的棕榈酰化,会导致其功能的变化,那么具体是什么促进了MAVS的棕榈酰化呢?他们通过CRISPR筛选(CRISPR筛选就是通过sgRNA敲除基因,然后查看下游表型的变化,这里敲除的基因都是棕榈酰转移酶),逐一敲除可能的棕榈酰转移酶,分析敲除后对I型IFN反应的影响。结果发现ZDHHC12是促进MAVS棕榈酰化的关键:
通过敲除ZDHHC12,他们发现先天抗病毒免疫的I型IFN反应也被抑制了(其实这里存在着一些瑕疵,也就是由于ZDHHC12的功能并不是仅仅针对MAVS,所以ZDHHC12的表达和MAVS棕榈酰化的命题外延并不一致,也就会导致肯定后件的逻辑谬误,不清楚命题外延或者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)。那既然ZDHHC12能影响MAVS的棕榈酰化,那两者肯定会有就结合互作。于是他们通过两个蛋白的分段克隆,分析了两者的结合情况。结果发现ZDHHC12的N端,与其和MAVS结合至关重要:
那么ZDHHC12本身表达,对于下游会有什么样的影响呢?他们通过敲除了ZDHHC12,分析下游的转录组变化。结果发现ZDHHC12敲除后,先天免疫反应被明显抑制,而MAVS下游激活I型IFN反应的TBK1和IRF3的磷酸化也受到了抑制:
对于MAVS激活下游的I型IFN反应而言,其聚集是关键。而MAVS的聚集又和其泛素化有关,于是他们就假设ZDHHC12调控的MAVS棕榈酰化,是否能影响MAVS的泛素化。但是做出结果来之后发现,MAVS的棕榈酰化并没有影响MAVS的K48或者K63的泛素化,这个就麻烦了:
由于MAVS的棕榈酰化的半胱氨酸位点突变后,会导致I型IFN反应被抑制。而MAVS激活IFN反应,需要通过K63位点泛素化促进聚集,而K48的泛素化主要是促进MAVS降解的。于是他们迭代了新的假设,假设棕榈酰化,是在MAVS的K63泛素化下游发挥作用的(你们可以看到,在实验验证没有得到预期的结果后,假设迭代的重要性,在课题推理和推进的过程中,需要不断地迭代假设,才能推动课题的发展,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)。
由于MAVS的K63泛素化,对于MAVS的聚集有一定的关联性。于是他们就假设MAVS的棕榈酰化,就是由于K63的泛素化刺激后,促进MAVS聚集的关键。通过突变MAVS棕榈酰化的半胱氨酸位点,以及突变MAVS的K63泛素化位点。他们最终确定了MAVS的K63泛素化,是招募ZDHHC12促进MAVS棕榈酰化的关键,而MAVS的棕榈酰化,则能促进其聚集:
最后,他们分析了一下ZDHHC12对于抗病毒先天免疫的影响,也就是敲除了ZDHHC12后,巨噬细胞对于先天抗病毒的反映情况:
画成示意图的话,就是这样了。MAVS的K63泛素化,会招募ZDHHC12并促进MAVS的半胱氨酸位点棕榈酰化。MAVS的棕榈酰化激活后,便促进了其聚集在线粒体上,激活了下游TBK1和IRF3的磷酸化,从而加强了I型IFN反应,促进了抗病毒天然免疫的激活:
这篇文章总的来说是做得很不错的,特别是在验证MAVS棕榈酰化,或者泛素化的过程中,大量地使用了位点的突变(这种位点突变,可以有效地将命题论证的外延锁定在棕榈酰化或者泛素化的氨基酸残基范围内,更好地避免了肯定后件的逻辑谬误,不清楚肯定后件的话,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)。但也有些验证过程并不是特别严谨,比如直接对ZDHHC12进行敲除,可能就不能达到预期的验证结论了,但总的来说这篇文章算是一篇不错的棕榈酰化研究和先天免疫研究的文章。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。
公众号回复“公克”,没事可以翻翻精华帖,里面有不少宝藏工具,当作是科研过程中的一种调剂也是不错的选择哦,科研并不一定要这么无聊又尴尬:
目前夏老师已正式出版11本书,想要的可直接点以下微店小程序直接购买: