ChatGPT辅助课题设计与SCI写作应用研讨会【11月9-10日 】
临床研究设计与统计分析图表制作训练营
人工智能助力多组学数据整合分析实操研讨会
机器学习+GEO数据挖掘/湿实验整合孟德尔随机化助力高分SCI【10月19-20日】
2025国自然基金撰写与标书工作坊专题研习会【12月】
课题思路怎么设计？其实无非就是研究药物或者基因对疾病的影响和作用机制，这个药物或者基因怎么选呢？今天带来的这篇文章从“线粒体-内质网接触”和“自噬通量”入手筛选了一个基因进行研究，创新性十足，一块学习一下吧~
这篇文章首次描述了阿霉素（DOX）处理的心肌细胞中线粒体-内质网接触（MERCs）结构的形成受到破坏，以及这种破坏对MERCs功能的负面影响，而且首次在DOX诱导的心脏毒性（DIC）模型中，展示了FUNDC1通过恢复线粒体-内质网接触来增强自噬作用。文章不仅展示了FUNDC1在体外模型中对心肌细胞的保护作用，还在体内模型中证实了其对DOX诱导的心肌功能障碍和心肌重构的改善作用。整体设计思路新颖，逻辑严谨，这么优秀的思路，还不快快码住，课题千千万，适合你的才是最好的，这方面我一定是你的最优选择！需要课题设计或者生信分析的宝子赶快迈出你的第一步，下方滴滴我吧~
定制生信分析
国自然指导
科研培训
题目：FUNDC1通过恢复线粒体-内质网接触和阻断自噬通量，减轻阿霉素诱导的心脏毒性
杂志：Theranostics（IF=12.4）
发表时间：2024年6月
研究背景
自噬失调被认为是阿霉素（DOX）诱导的心脏毒性（DIC）的一种机制。线粒体-内质网接触（MERCs）是自噬开始和自噬体形成的地方。然而，MERCs在DIC自噬失调中的作用仍然难以捉摸。FUNDC1是MERCs的拴系蛋白。该研究旨在研究DOX对心肌细胞MERCs的影响，并探讨其是否参与DIC中失调的自噬。
研究思路
研究结果
DOX阻断心肌细胞自噬体的生物发生
首先，利用氯喹（CQ）来研究自噬通量。经DOX处理后，CQ诱导的LC3B II的积累明显减少。然而，在DOX处理的心肌细胞中，观察到MAP1LC3B mRNA水平增加了大约四倍。MAP1LC3B转录与蛋白之间的不一致表明，DOX可能通过阻断LC3脂化而不是MAP1LC3B转录来潜在地抑制自噬。由于LC3B脂化代表了自噬流的早期阶段，作者采用饥饿启动自噬，观察到饥饿诱导LC3和p62大量共定位，而这种共定位被DOX抑制。同样，在DOX处理的心肌细胞中，饥饿诱导的LC3点的增加也显著减少。除此之外，还发现DOX处理后LC3点的总数显著减少，这表明自噬体的生物发生也受到了损害。综上所述，这些结果表明，DOX处理的心肌细胞中自噬体的生物发生被阻断。
DOX阻断线粒体-内质网接触形成
线粒体和内质网接触（MERCs）是自噬开始和自噬体形成的地方。作者发现多种MERCs系栓蛋白被DOX以剂量依赖的方式显著下调，尤其FUNDC1最为突出。因此，选择FUNDC1进行后续研究。此外，还测定了MERCs组分的转录水平。观察到，在2 μM DOX处理下，MFN1/2、FUNDC1、VDAC1和IP3Rs的转录水平显著降低。考虑到MERCs系链的显著下调，作者通过分别标记线粒体和内质网（ER）的共聚焦成像进一步评估了MERCs的形成。发现，DOX以剂量依赖的方式破坏了MERCs结构，线粒体和内质网的共定位减少。透射电镜（TEM）进一步证实了MERCs的破坏。
在DOX处理的心肌细胞中，FUNDC1过表达恢复了被破坏的MERCs结构
由于FUNDC1的下调在DOX处理的心肌细胞中非常突出，作者研究了FUNDC1的恢复是否能够减轻MERCs的破坏。构建了一个缺少N端AA7-48的FUNDC1截断突变体（称为FUNDC1△），该突变体无法将线粒体与ER系在一起。有趣的是，截断的FUNDC1未能恢复DOX处理诱导的被破坏的MERCs结构。透射电镜证实了FUNDC1过表达对MERCs恢复的影响。此外，FUNDC1过表达恢复了DOX处理的心肌细胞中减少的线粒体钙和组胺诱导的线粒体钙瞬态振幅。这些发现表明FUNDC1的过表达纠正了DOX诱导的钙干扰。综上所述，这些数据表明，在DOX处理的心肌细胞中，FUNDC1下调主要是导致MERCs结构被破坏和MERCs功能受损，这可以通过FUNDC1过表达来恢复。
用FUNDC1修复MERCs结构可改善dox处理的心肌细胞受损的自噬体生物发生
考虑到MERC是吞噬细胞形成的位置，并且受损的MERC可以通过FUNDC1过表达得到纠正，作者假设过表达FUNDC1可以恢复DOX诱导的被阻断的自噬通量。发现CQ诱导的LC3B II积累在FUNDC1过表达后显著增加。LC3B II转换表明，FUNDC1过表达可恢复自噬通量。此外，在FUNDC1过表达后，CQ处理后的p62积累再次出现，提示自噬通量恢复。作者们还应用mCherry-EGFP-LC3报告细胞评估自噬通量，观察到FUNDC1过表达显著恢复了饥饿条件下DOX诱导的减少的总点。此外，FUNDC1过表达也显著增强了DOX诱导的自噬体与自噬体比值的降低，表明FUNDC1过表达恢复了DOX处理的心肌细胞被阻断的自噬通量。
FUNDC1通过促进ATG5-ATG12/ATG16L1复合物的形成来增强自噬体的生物发生
为了进一步阐明FUNDC1对LC3B II的影响是由于LC3转录增加还是LC3脂化的促进，作者们还测定了mRNA水平。LC3脂化是自噬体生物发生的必要条件，其中ATG5-ATG12/ATG16复合物的形成起着至关重要的作用
为此，作者测定了DOX处理心肌细胞中的ATG5-ATG12复合物和ATG16L1，发现DOX导致ATG5-ATG12复合物和ATG16L1水平降低。FUNDC1过表达显著降低ATG5单体，增加ATG5-ATG12和ATG16L1水平，而FUNDC1敲低没有产生类似的效果。恢复的ATG5-ATG12和ATG16L1依赖于FUNDC1的系固结构域，因为FUNDC1△未能达到相同的效果。因此，FUNDC1而不是FUNDC1△在DOX处理的心肌细胞中恢复ATG5点形成。
为了进一步验证FUNDC1促进ATG5-ATG12/ATG16L1复合物的形成和随后的LC3脂化。作者在ATG5的C端标记HA，然后拉下带有HA标签的ATG16L1。发现FUNDC1过表达增加了ATG5-ATG12拉低的ATG16L1，表明FUNDC1过表达促进了ATG5-ATG12/ATG16复合物的形成。值得注意的是，FUNDC1本身并不直接与ATG5-ATG12相互作用。综上所述，这些结果表明FUNDC1通过促进ATG5-ATG12/ATG16L1复合物的形成和随后的自噬体组装过程来恢复自噬体的生物发生。
FUNDC1过表达以自噬依赖的方式减轻DOX诱导的氧化应激和心肌细胞死亡
为了探讨FUNDC1介导的自噬对DOX诱导的心肌细胞损伤的影响，作者评估了过表达FUNDC1后DOX诱导的氧化应激和心肌细胞死亡。研究结果表明，DOX显著增加了活性氧（ROS）的产生，FUNDC1过表达减轻了ROS的产生，而FUNDC1敲低则加剧了ROS的产生。为了确定是否涉及自噬，作者在药理学上通过PI3P抑制剂wortmannin或基因上通过敲除ATG5来阻断自噬。发现wortmannin给药和ATG5敲除均可消除FUNDC1过表达的保护作用。同样，另一氧化应激指标丙二醛（MDA）水平也因FUNDC1过表达而降低，因FUNDC1敲除而升高。此外，通过细胞和线粒体超氧化物歧化酶（SOD）的活性，FUNDC1过表达也以自噬依赖的方式对DIC具有抗氧化作用。更重要的是，FUNDC1过表达改善了DOX诱导的细胞活力降低和细胞死亡，而FUNDC1敲除可消除这种影响。给药wortmannin和敲除ATG5也证实了自噬参与了FUNDC1的保护作用。总之，这些数据表明FUNDC1过表达以自噬依赖的方式减轻DOX诱导的氧化应激和心肌细胞死亡。
在体内，心脏特异性过表达FUNDC1可恢复被破坏的MERC结构并阻断自噬通量
为了在体内评估FUNDC1对DIC的心脏保护作用，作者应用腺相关病毒（AAV） 9在心肌中过表达FUNDC1，并建立了DIC动物模型。免疫组化分析证实DOX组心脏组织中FUNDC1下调。FUNDC1过表达改善了DOX诱导的心肌内MERCs结构的破坏，TEM证实了这一点。为了测定小鼠体内的自噬通量，在处死前给药巴非霉素A1。发现心肌自噬通量被DOX阻断，而心脏特异性的FUNDC1过表达纠正了失调的自噬通量，LC3增加。与此同时，DOX治疗后，心脏特异性的FUNDC1过表达增加了巴菲霉素A1诱导的心肌内LC3点。此外，与体外研究一致，FUNDC1过表达增强了心肌ATG5-ATG12和ATG16L1水平。总的来说，这些数据表明，在DIC模型中，心脏特异性过表达FUNDC1恢复了被破坏的MERC结构，并阻断了心肌内的自噬通量。
心脏特异性过表达FUNDC1可改善DOX处理小鼠的心功能障碍和心肌重塑
为了评估FUNDC1在DIC患者体内的心脏保护作用，采用超声心动图测定心功能。DOX治疗显著损害心功能，如LVEF、LVFS和CO降低所示。心脏特异性过表达FUNDC1可减轻DOX诱导的心功能障碍。虽然FUNDC1过表达不抑制DOX治疗引起的体重减轻，但它显著增加了心脏重量与胫骨长度之比。这与FUNDC1过表达导致的心肌结构改善一致，包括心室壁厚度增加，同时左心室内径减小。此外，马松三色染色法显示DOX治疗导致心脏纤维化增加，FUNDC1过表达减轻了纤维化。综上所述，在DOX处理的小鼠中，FUNDC1的心脏特异性过表达通过改善心功能障碍和心肌重塑来发挥对DIC的心脏保护作用。
文章小结
总之，DOX显著抑制自噬体的生物发生，这与MERCs结构破坏和MERCs功能受损有关。此外，还揭示了FUNDC1作为MERCs系栓蛋白增强自噬，对DIC具有心脏保护作用。这一发现对于揭示DIC的分子机制具有重要意义，并可能为临床DIC的预防和治疗提供一些启示。
该研究的设计的确令人眼前一亮又一亮，对线粒体、自噬等方向感兴趣的宝子可以参考这篇文章的思路！最后想做方案设计和数据分析的朋友直接滴滴我就可以了~
