【课题套路】入门级蛋白磷酸化研究

Hi,大家好,我是Linlin呀,今天来跟大家聊聊蛋白翻译后修饰中的大哥大——蛋白磷酸化

我们都知道蛋白是生命活动的直接执行者,但蛋白并不是在翻译后就能够直接行使功能的,大多数的蛋白往往需要进行翻译后修饰。目前已发现的蛋白翻译后修饰类型有300多种,主要形式包括磷酸化、乙酰化、泛素化和糖基化等等。其中蛋白磷酸化是最广泛的一种蛋白翻译后修饰,几乎参与所有的生物过程。我们的科研讲坛之前对于蛋白磷酸化的研究相对较少,因此,Linlin找了一篇初级的蛋白磷酸化研究文章来给大家展示下相关的研究。这篇文章名为“Folic Acid Deficiency Enhances the Tyr705 and Ser727 Phosphorylation of Mitochondrial STAT3 in In Vivo and In Vitro Models of Ischemic Stroke.”,是今年10月10号发表,影响因子5.78

研究背景

缺血性中风是最常见的中风类型,是导致成人残疾和死亡的主要原因之一。叶酸作为大脑健康不可或缺的营养素,对脑卒中后神经系统的恢复有积极作用。STAT3是包括细胞分化、凋亡、细胞损伤和神经退行性变化在内的多种生理和病理过程的关键调节器。众所周知,STAT3的活性受到上游激酶JNK、ERK、JAK和Akt的共同作用。叶酸对STAT3的调节作用也已被广泛研究,然而,关于叶酸缺乏(FD)对缺血性中风模型STAT3磷酸化的潜在影响尚不明确,为此作者展开了一系列的研究。

研究内容

1. FD增加缺血脑梗死面积,引起线粒体损伤

作者首先分析了FD对MACO大鼠(MACO是一种局灶性脑缺血模型,是目前应用最广泛的脑缺血模型)脑组织的影响,结果显示FD处理明显增大脑梗死面积(TTC染色),退化神经元数量增加(FJB染色),同时线粒体超微结构严重受损(TEM),脑内Cyt c水平明显升高(WB),提示FD明显加重缺血性中风症状。

 

2. FD上调线粒体STAT3磷酸化水平
为什么会出现上述现象呢,为此作者利用双重免疫荧光染色和WB进行了分析,以探讨FD对缺血脑组织的损伤机制,结果显示FD上调线粒体STAT3(mitoSTAT3)的Tyr705和Ser727位点的磷酸化水平。

 

3. FD通过JAK诱导mitoSTAT3 Tyr705磷酸化

已有研究表明STAT3的磷酸化受多个上游激酶调控,为此,作者进行了一系列的验证实验,以确定FD调控的mitoSTAT3 Tyr705磷酸化同样受JAK调控。作者利用JAK抑制剂AG490处理FD MACO大鼠,结果显示FD诱导增加的p-JAK2和pY705-STAT3蛋白水平显著减低,同时FD引起的MACO大鼠组织损伤得到明显恢复,提示FD诱导的mitoSTAT3 Tyr705磷酸化可能是通过JAK2/STAT3信号通路来行使的。

 

上面通过MACO大鼠模型从体内角度验证了JAK参与FD诱导的mitoSTAT3 Tyr705磷酸化,作者又用体外细胞实验进行了进一步的验证,所用到的是氧糖剥夺细胞N2a,利用AG490处理后,FD诱导增加的pY705-STAT3蛋白水平显著减低,细胞活力增强,体外结果与体内保持一致。

 

4. FD通过ERK1/2、Akt诱导mitoSTAT3 Ser727磷酸化

对于Ser727磷酸化的调控研究,作者也是根据已有的研究结果直接进行的验证,来确定ERK1/2、Akt和JNK在FD诱导的mitoSTAT3 Ser727磷酸化中是否起一定的作用。首先通过WB检测发现FD处理后并不增加p-JNK水平,因此将其排除在外,着重对ERK1/2、Akt进行了研究。所用到的方法跟上述体外研究JAK对mitoSTAT3 Tyr705磷酸化的调控是一样的,结果显示ERK1/2、Akt参与FD诱导的mitoSTAT3 Ser727磷酸化。

 

5. FD以不同的模式调控STAT3 Tyr705和Ser727磷酸化

已有研究表明上游激酶对STAT3两个磷酸化位点的调控通常互通的,为此作者进行了分析,结果显示对方的抑制剂并不能抑制其磷酸化,提示FD对STAT3两个位点的磷酸化调控是相互独立的。

总结

最初Linlin刚看到这篇文章摘要的时候,对于具体的研究内容还是很期待的,毕竟缺血性脑卒中、叶酸这两个点还是蛮吸引眼球的,再加上蛋白磷酸化研究,稳了。奈何忘了他的影响因子了,故而读完全文后,只能说嗯,还不错,蛮简单的。文章主要是验证之前发现的各个调控STAT3磷酸化的激酶是否在FD诱导的STAT3磷酸化中起作用,具体方法是用相应的激酶抑制剂处理,分析蛋白磷酸化水平的变化。文章研究思路其实很简单,但胜在逻辑清晰,对于打算入手蛋白磷酸化研究的小白来说,还是很值得借鉴的。

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