项目文章 | 一套转录因子ChIP-seq数据,2篇一区SCI?快来瞅瞅

学术   科学   2024-07-22 11:31   湖北  

2023年和近期,北京大学深圳医院/江西中医药大学研究团队以一套“FoxO3a的ChIP-seq数据”发表两篇一区SCI文章(顺便一提,爱基百客为研究提供ChIP-seq技术支持)。“Energy stress modulation of AMPK/FoxO3 signaling inhibits mitochondriaassociated ferroptosis”研究发现FoxO3a激活剂三氟拉嗪(TFP)(一种经FDA批准的抗精神病药物),可以通过AMPK/FoxO3a/HIF-1α/SLC7A11信号通路和线粒体依赖机制减少大鼠铁死亡相关的缺血—再灌注损伤。

另外一篇研究“Microglial forkhead box O3a deficiency attenuates LPS-induced neuro-inflammation and depressive-like behaviour through regulating the expression of peroxisome proliferator-activated receptor-γ”揭示了FOXO3a在微胶质细胞中对PPAR-γ的调控作用,并阐明了其在神经炎症和抑郁症发展中的潜在机制,为开发新的抗抑郁治疗策略提供了科学依据。

如何用一套ChIP-seq数据发2篇文章,关键在于2篇文章锁定的FOXO3a的下游靶基因和通路是完全不一样的

下面小编带大家来看看这2篇文章具体都是怎么做的。

论文一 」
Energy stress modulation of AMPK/FoxO3 signaling inhibits mitochondria-associated ferroptosis

本文的研究思路集中在探讨AMPK/FoxO3a信号通路在能量应激条件下对线粒体相关性铁死亡(ferroptosis)的调控作用。以下是详细的研究步骤和思路:

01
能量应激与铁死亡的关系:
首先,研究者探讨了能量应激(如葡萄糖缺乏)如何影响铁死亡,特别是在癌细胞和缺血性疾病的背景下。

图1.能量应激抑制铁死亡

02
AMPK/FoxO3a信号通路的角色:

研究了AMPK(AMP激活蛋白激酶)/FoxO3a信号通路在维持能量稳态中的作用,以及它在调控线粒体功能和铁死亡中的潜在作用。

图2.能量应激部分通过 AMPK/FoxO3a 信号通路抑制铁死亡

03
体外实验:

- 使用不同浓度的erastin或RSL3处理细胞,观察在正常和葡萄糖剥夺条件下对铁死亡的影响。

- 通过CCK-8试剂盒测量细胞活性,使用Western blot分析检测GPX4和SLC7A11等铁死亡相关蛋白的表达。

图3.葡萄糖耗竭诱导的 FoxO3a 活化调节抗氧化酶的表达
04
线粒体功能与铁死亡:

研究线粒体形态和功能在铁死亡中的作用,以及能量应激如何通过FoxO3a调节线粒体基因表达和线粒体活性。

图4 .能量应激抑制erastin诱导的线粒体功能障碍
05
FoxO3a的调控作用:

通过敲低或过表达FoxO3a,研究其对抗氧化酶表达、线粒体活性和铁死亡敏感性的影响。

图5 .能量应激通过诱导FoxO3a抑制线粒体基因表达
06
药物干预实验:

研究了FDA批准的抗精神病药物三氟拉哌齐(trifluoperazine, TFP)作为FoxO3a激动剂,对大鼠脑缺血/再灌注(CIR)损伤的保护作用,以及其通过AMPK/FoxO3a/HIF-1α信号通路和线粒体依赖机制发挥作用的机制。其中,利用ChIP-seq技术确定FoxO3a转录因子在基因组中的结合位点,特别是它在线粒体相关基因的调控区域的结合情况。

图6. TFP通过AMPK/FoxO3a/Hif1α通路对大鼠CIR损伤发挥保护作用
07
体内实验:

通过大鼠短暂性大脑中动脉闭塞(MCAO)模型,评估TFP对CIR诱导的神经损伤的保护效果。

图7.TFP恢复大鼠短暂性局灶性脑缺血中的氧化应激和铁变化
图8.TFP通过线粒体相关的铁死亡途径减轻CIR损伤

基于实验结果,得出结论,即AMPK/FoxO3a信号通路的激活通过线粒体依赖机制抑制铁死亡,并且TFP通过调节AMPK/FoxO3a/HIF-1α/SLC7A11信号通路和线粒体活性,减少了与铁死亡相关的脑缺血/再灌注损伤。

整体来看,本文的研究思路是通过一系列体外和体内实验,系统地研究了AMPK/FoxO3a信号通路在能量应激条件下对铁死亡的调控机制,并探索了TFP作为潜在的神经保护剂的作用。
「 论文二 」
Microglial forkhead box O3a deficiency attenuates LPS-induced neuro-inflammation and depressive-like behaviour through regulating the expression of peroxisome proliferator-activated receptor-γ

本文的研究思路可以概括为以下几个步骤:

01
研究背景与假设提出

抑郁症与微胶质细胞的激活和神经炎症密切相关。研究者假设微胶质细胞中的FOXO3a/PPAR-γ信号通路可能在抑郁症的发展中起重要作用。

02
体外实验研究

使用LPS刺激BV-2细胞(一种微胶质细胞株)来模拟微胶质细胞的激活状态。通过转染特定siRNA来抑制FOXO3a的表达,观察对微胶质细胞炎症反应的影响。通过过表达FOXO3a来增强其在微胶质细胞中的作用,并观察其对细胞极化的影响。

图9.脂多糖(LPS)诱导小胶质细胞中FOXO3a上调和PPAR-γ下调
图10.FOXO3a可调节脂多糖(LPS)诱导的小胶质细胞极化表型
03
体内实验研究

利用基因敲除技术在小鼠模型中特异性敲除微胶质细胞的FOXO3a,构建FOXO3a条件性敲除小鼠模型。通过LPS诱导产生抑郁样行为,观察FOXO3a缺失对小鼠行为学、神经炎症反应以及PPAR-γ表达的影响。

图11.小胶质细胞中FOXO3a的缺乏阻止了脂多糖(LPS)诱导的小鼠抑郁样行为
图12. 小胶质细胞中 FOX03a的敲除引起过氧化物酶体增殖物激活受体y(PPAR-y)的增加,并改善脂多糖(LPS)处理的小鼠海马中NLRP3 的过度表达。
04
分子机制探索

利用ChIP-seq技术确定FOXO3a是否直接与PPAR-γ的启动子区域结合,并评估其对PPAR-γ转录活性的影响。通过双荧光素酶报告基因分析来确认FOXO3a与PPAR-γ之间的相互作用

图13. FOX03a的去乙酰化和极化通过抑制过氧化物酶体增殖物激活受体y(PPAR-)在小胶质细胞中的表达来调节脂多糖(LPS)诱导的神经炎症
05
药理学干预实验

使用PPAR-γ的药理学抑制剂GW9662来处理FOXO3a缺失的小鼠,以确定PPAR-γ在FOXO3a缺失引起的抗抑郁效应中的作用。对小鼠进行了一系列行为学测试,包括强迫游泳测试(FST)、尾悬挂测试(TST)、糖水偏好测试(SPT)和开放场测试(OFT),以评估LPS诱导的抑郁样行为和焦虑行为。

图14.过氧化物酶体增殖物激活受体y(PPAR-y)受体阻滯剂GW 9662促进小胶质FOX03a缺陷小鼠中脂毒素(LP)诱导的小胶质细胞激活和抑郁样行为

对实验数据进行统计分析,以确定FOXO3a的调节作用和PPAR-γ信号通路在微胶质细胞极化及抑郁症中的重要性。根据实验结果,得出结论:FOXO3a通过调控PPAR-γ的表达来影响小胶质细胞的极化状态,进而影响神经炎症和抑郁症状的发展。并提出未来研究的可能方向,如FOXO3a/PPAR-γ轴作为抑郁症治疗的新靶点。

通过这一系列的研究步骤,本文揭示了FOXO3a在微胶质细胞中对PPAR-γ的调控作用,并阐明了其在神经炎症和抑郁症发展中的潜在机制,为开发新的抗抑郁治疗策略提供了科学依据。
「  总  结  」
ChIP-seq技术为我们提供了深入探索基因调控网络的强大工具。然而,面对海量的测序结果,很多研究者可能会将注意力集中在特定的靶基因或通路上,而忽视了其他潜在的重要信息。这两篇SCI论文的发表,为我们提供了一个宝贵的启示:即使是同一套ChIP-seq数据,通过不同的视角和分析策略,也能够揭示出不同的科学问题。有数据的老师也可以尝试二次分析现有的ChIP-seq结果,说不定能找到新的突破点哦~


·  爱基百客王牌产品ChIP-seq简介 · 


· ChIP-seq相关介绍 ·

ChIP-seq技术将染色质免疫共沉淀和二代测序技术结合,是研究体内蛋白质与DNA相互作用的有力工具,可用于组蛋白修饰、RNA聚合酶、转录因子和辅因子以及G4链体(G4)等方面的研究,技术成熟稳定。爱基百客ChIP-seq可提供:
  • ChIP-seq测序分析

Peak分析: Peak注释和分布分析,Peak关联基因的GO、KEGG的注释和富集分析, 转录因子和Motif分析等。

多样本差异分析:差异 Peak 分布情况统计,差异 Peak 关联基因GO、KEGG 功能注释与富集,转录因子预测,Motif 预测等。

·  后续验证

01 ChIP-qPCR

分析组蛋白修饰/转录因子与染色质区域的结合情况,揭示染色质状态和基因表达调控之间的关系,真实反映结合特性。
02 EMSA
基于DNA-蛋白质复合体在聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)中的迁移率不同,检测活化的与DNA结合的蛋白转录或调节因子。
03 双荧光素酶报告实验

检测转录因子与靶启动子的特异结合。

  • ChIP-seq+转录组关联分析

ChIP-seq和转录组关联分析可以做以下2个方面的研究:
1、DNA结合蛋白和基因表达调控:通过ChIP-seq技术可以确定DNA结合蛋白(如转录因子)的结合位点,然后与转录组数据结合分析,可以获得转录因子直接调控的靶基因,为全面理解转录因子调控功能提供依据。

2、组蛋白修饰和基因表达:ChIP-seq可以用于鉴定组蛋白修饰的位点,结合转录组数据可以了解这些修饰对基因表达的影响。

·  爱基百客ChIP-seq三大优势

优势一:项目经验丰富,研究物种200+种,累计实验2000余次。全面覆盖医口和农口等不同样本,不惧特殊样本(如脂肪组织、高淀粉组织和真菌类),抗体经验也极其丰富(多种组蛋白修饰、转录因子、标签抗体以及p300和RNApol II等均有涉及);

优势二提供前期实验设计、测序、分析以及后期验证(ChIP-qPCR、EMSA)一站式服务;
优势三:项目文章多次发表于ScienceCancer Cell、Nature Plants、Nature Metabolism以及Plant Cell等期刊。
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爱基百客是一家专业提供表观组学、单细胞与空间组学以及高通量测序分析的新型生物科技服务企业,旗下拥有DNBSEQ-T7、10xGenomics等平台,依托表观技术的优势,为生命科学研究和医疗健康等领域提供方案设计到数据分析一站式服务。
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