当单个分子碰到疾病这种课题该如何探究?

今年国自然即将落下帷幕,今天万事君以顶刊Circulation上的题为:Cyclodextrin Prevents Abdominal Aortic Aneurysm via Activation of Vascular Smooth Muscle Cell Transcription Factor EB的文献抛砖引玉,讲述并学习一下当单个分子碰到疾病这种课题该如何探究?

 

背景介绍

 

腹主动脉瘤(Abdominal aortic aneurysm,AAA)是一种严重的主动脉疾病,破裂后的死亡率很高,这往往需要药物治疗来抑制AAA扩张和防止动脉瘤破裂。其中转录因子EB,即TFEB是自噬和溶酶体生物发生的主要调节剂,对维持细胞稳态至关重要。本研究旨在探讨血管平滑肌细胞(VSMC) 的TFEB在AAA发病中的作用,并将TFEB作为治疗腹主动脉瘤的新靶点。开篇点题,以单个分子——转录因子TFEB入手,探究其在腹主动脉瘤(Abdominal aortic aneurysm,AAA)中的作用及潜在应用,这类型研究也常见于国自然标书中。

 

研究思路

 

首先,作者从医院心脏外科系获取人胸主动脉瘤样本,通过对病变组织和

相邻的非病变组织中的TFEB表达进行比较,发现人胸主动脉瘤病变中mRNA和蛋白丰度均明显降低,同时又进行动物实验发现结果一致,即在小鼠腹主动脉瘤病变中,mRNA和蛋白质水平也下调。

 

众所周知血管平滑肌减少是主动脉瘤发生的主要特征之一,于是作者接着探究TFEB是否影响血管平滑肌的凋亡?通过基因敲除和过表达以及染色等实验发现:过表达TFEB显著减少Caspase 3蛋白,反之亦然。这表明caspase途径在该过程中起着重要的作用。

 

接下来,作者在过表达和敲低等实验中发现TFEB因子与BCL2表达直接相关,同时利用基因编辑等技术证明了TFEB是与人BCL2的启动子结合。

 

同时,作者在体外进一步确定TFEB对保持血管平滑肌的作用,使用敲除小鼠进行构建了多种诱导小鼠腹主动脉的模型,结果显示TFEB能抑制血管平滑肌细胞凋亡。

 

既然TFEB能抑制血管平滑肌细胞凋亡,那是通过怎样的机制进行的?接下来作者进行机制探究。有文献报道HPβCD能诱导TFEB的核转位,于是作者从这入手,检测了几种TFEB的激活剂,结果显示只有HPβCD能够抑制血管平滑肌凋亡,进一步检测了不同梯度HPβCD处理的血管平滑肌的凋亡,发现HPβCD以剂量依赖性方式抑制细胞凋亡。于是作者对TFEB进行敲除实验,最终结果发现:敲除TFEB能够消除HPβCD的抗凋亡作用,并且TFEB敲除消除了HPβCD对血管平滑肌中BCL2表达的影响。

 

最后,作者进一步探索TFEB分子激活对腹主动脉瘤的治疗潜力,结果显示HPβCD能够显著抑制腹主动脉瘤的进展。

 

 

总结学习

 

本研究是比较典型的单个分子碰到疾病时,从TFEB分子在腹主动脉瘤疾病表达水平(人和动物实验两方面)、体外功能(细胞水平探究)、体内功能(细胞水平扩展到动物水平)、激活剂作用(也就是机制探索)4个方面进行研究,最后进一步探索TFEB分子激活对腹主动脉瘤的治疗潜力,可谓是一篇模板型文章。最后附一张整体实验图。

 

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