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。
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:
图1.能量应激抑制铁死亡
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
- 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。
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。
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。
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。
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。
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。
本文的研究思路可以概括为以下几个步骤:
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。
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。
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。
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
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。
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。
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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
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
· 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);
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