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机制上的那些事儿 基因调控

吉凯基因

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''这几天看到一个微信,科研不端将每年通报,或7年不得申国自然。前几天还看到,国自然资助的文章,全文公开。这对我们认真做科研的人来说,真是个好消息。''

其实做科研,不管是出于什么目的,如果去做,那就按照科研的思路和要求,认真做好。虽然现在,很多人做科研并不是出于对科研的喜欢,而是工作的需要,生存的压力。我们改变不了环境,那么就改变自己。如何改变呢,拿出些时间,去了解科研,感受她的神秘,享受探索的乐趣。

季博讲座和日志中给大家介绍的是科研主流的研究思路,大道至简,其实就这么几句话,一个是创新性,必须的。一个是完整性,对于疾病研究来说,就是临床相关性,功能,机制。所有的研究性文章,都可以按照这个思路来进行分析。

老讲这些,肯定很多人耳朵起老茧了。这个大家可以不听了,去用吧。按照这个去做,科研,肯定能出成果。

今天要说的是升级的东西,如果已经发过 7分,8 分文章的,可以看看,然后去做。

可以升级的方面有很多,基本上都在机制这个环节。讲座中说了,要发 10 分以上,一个突破口就在于机制的深度。讲座中也说了,如果没有发表过 7、8 分文章的,还是先发发7、8分文章。因为机制深度要做好,且做成功,很难。

不过呢,转折下,课题设计思路中说到了,如果是做转录因子和启动子,倒是相对容易些。今天就说说这个。

转录因子和启动子之间就是直接互作的关系。如果能够做出这个关系,机制就是直接互作。10 分以上文章分析中,JNCI 的文章就是案例。

疾病相关基因,哪怕是遗传病,大部分疾病相关基因都会有表达量的改变。虽然说,突变在人体内是常态,但只有突变的基因改变,其他基因不变的话,很难造成临床表现。除非是单基因遗传病。就算单基因遗传病,也要看突变类型和是否纯合致病还是杂合致病。扯远了。

疾病的起始基因发生改变后,影响到下游效应基因,级联反应(cascade),最终导致临床表现。级联反应,这个说法大家是不是很熟悉。信号通路内信号的传递就是级联反应。或者说,起始致病因素往下传递信号的这个级联反应,就是信号通路。

为啥大家都要做信号通路,明白原因了吧。这些信号通路在正常生命活动中都在起作用,只不过在疾病发生时,其活性发生了改变。信号通路活性强度的改变,其中之一就是通路中分子的量的改变。

大家经常看 SCI 文章,下游分子的 QPCR 和 WB 检测,其实就是在证明我的基因改变后,下游基因也发生了改变。而这个改变,要证明,让高分reviewer信服,需要出示直接互作的数据了。先看看基因改变有哪些类型。

1、转录水平

基因的改变,大家最常见的是转录水平的改变,为啥常见,因为相对容易做,呵呵。大家看完就明白了。转录水平可以有哪些改变呢。

a、转录因子。这个大家都知道,也是一直以来热度不变的方向。TP53,大家都知道是促凋亡的,其实 p53 研究,其跟凋亡的关系,是他作为转录因子,调控了下游基因。

b、增强子调控。这个难度很大,增强子一般跟启动子不在一起,且有时离得很远,增强子研究,一般来说,是研究增强子的突变,突变造成其活性改变。当然,只有核酸是不行的,也有研究结合蛋白的。

c、启动子。启动子的调控,除了转录因子对其的调控外,还有其自己的修改改变。比如,组蛋白甲基化,组蛋白乙酰化,启动子 CG 岛核苷酸的甲基化,等等,这些修饰造成启动子结构的改变,使得其高级结构打开,双链打开,效率发生改变,从而造成转录效率的改变。

表观遗传的范畴,大家明白为什么表观遗传学热门了吧。因为这个范畴的调控,可以改变基因的转录,从而调控信号传导的强度。其实,只要发现一个新的修饰类型,能够改变基因的转录,只要证明清楚,肯定 cell。然后大家验证发 SCI,就会热个几年。

2、转录后调控

RNA 转录出来后,是在核内转录的,需要到细胞质内来工作。所以,如何出核,这个调控一般是非常基础的研究。季博印象中没有跟疾病的研究,如果大家有见到的,麻烦跟季博讲下。让季博也增加下眼界。谢谢。

RNA 出核后在细胞质内开始剪切拼接了(RNA splicing)。不同的剪切拼接,就出现了同一个基因的不同转录本(transcript)。

如果转录本 CDS 区不同,那么蛋白就是不同的。蛋白不同,那么功能就有可能不同了。RNA splicing 有段时间差点就火大了,但缺了个火候,没怎么火起来。

原因是,后续研究没有太多。CNS 希望收开创性的工作(可以看下“课题设计思路”中相关的描述),第一个出来后,后续很多研究跟上,就是一个新的领域了。为啥后续没有跟上呢,季博感觉,是实验难度太大了。

呵呵。要操作RNA 呀,还要对 RNA 进行比较,倒底是什么拼接结果。看到的结果,是不是降解后的结果呀。实验操作,难。

mRNA 稳定性,这里季博写的是 mRNA,呵呵。也就是拼接好了,可以往后走了。mRNA 稳定性,也是有段时间比较热。其实这步跟下面要说的翻译,谁先谁后,不一定。反正这个步骤是调控 mRNA 是否降解,降解多快。一般这里的调控位点在 mRNA 的 3端。需要相应的蛋白复合物一起工作。

3、翻译

mRNA 有了,那么就开始翻译了。翻译过程是会跟疾病相关的,因为不少跟翻译效率相关的蛋白,在疾病中是存在差异的。另外,前几年热门的 microRNA,其实就是因为在这个点,调控蛋白编码基因的翻译,发挥调控作用,才热门的。

季博不建议做 lncRNA,是因为,lncRNA 操作技术难度大。另外一个原因是,lncRNA 对蛋白编码基因的调控,可以发生在很多的阶段,复杂。如果盯着一两个可能的调控做,很可能等技术平台摸索清楚了,做出来是阴性。

或者,做出来了后,lnc 降温了。不过,如果您的实验室技术能力强,那是可以做的。做的时候,多个调控类型同时摸索下。别在一棵树上那啥。

4、肽链稳定性

为啥写肽链,不写蛋白。因为这个时候还不能认为是蛋白。结构还没折叠好呢。这个时候,会有调控。让合成的肽链降解。这个降解步骤,跟后面的蛋白降解步骤,会有共同点。比如泛素化,进入蛋白降解复合体。这里,举个例子,就是 HSP 家族了。热休克蛋白。

5、折叠

DNA 到蛋白,要发挥功能,必须是正确结构才行。所以肽链出来后,还要正确的折叠成空间结构。研究蛋白结构的人做的方向。很难做。

6、修饰

这个就广泛了。比如磷酸化,泛素化,糖基化,甲基化,SUMO 化,等等。一切可以跟氨基酸残基形成共价键,且可以影响蛋白某个功能的,都在这里。如果您能发现一个新的修饰类型,能够做清楚,CNS 的材料。

这个点,是不少质谱公司的宣传点。另外,目前临床用药,不少药靶是跟这些修饰相关的。特别是磷酸化。不过,现在药靶的研究趋势,已经发生变化,做药靶研究的注意下。

等你来补充。

这些步骤,都是曾经或现在发表过高分文章的。其实有个未公开的规律,基础研究中提出这个方向了,发了 CNS 的文章。随后研究可以深入再做下游或上游机制。但也可以把这个方向跟疾病联系在一起。这样就从基础研究到临床研究了。按照高分文章要求,做清楚,照样可以上高分文章。

额,说了这么多。本来是想说启动子的。今天没时间了,要不今天就到这里,想了解的,请听下回分解。

PS:希望和季博在学习、实验上有更多交流的朋友们,可以关注吉凯基因微信并回复“季博”两个字。

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