自噬(autophagy)相信大家都不陌生了,从2005年开始,关于自噬的研究越来越多,涉及的疾病和领域也越来越多。这两年虽然热度不及之前,但国自然自噬相关研究的中标数量还是呈增长趋势的。毫不夸张的说,只要标书写了自噬,中标的概率就增加了几分,只要你的信号通路拉上了自噬,文章就可以再往上攀一攀。
当时小优就很羡慕隔壁实验室的,做自噬做的滚瓜烂熟,文章拿到手软,一篇autophagy(杂志)可以让你奖学金拉满。下面这个前辈也是凭借阐述细胞自噬的机制拿到了诺贝尔“奖学金”。
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在2016年,自噬相关研究被授予了诺贝尔生理医学奖
小优忍无可忍拿着笔记本就冲到老板办公室开门见山:
“我要做自噬”
老板苦口婆心的说到“做氧化应激好不好”
“我要做自噬”
“再加个炎症”
“我要做自噬”
“你做自噬,你早就延毕啦”
没办法,只能背着老板偷偷做了。
小优先去查查资料,什么叫自噬。自噬是一种常见的细胞程序性死亡,是自噬溶酶体降解大部分胞浆内容物的一种分解代谢,实现资源回收利用的过程,自噬的异常与肿瘤,神经退行性疾病,代谢,免疫疾病等密切相关。
那么,怎么做自噬呢?小优看到自噬的信号通路已经晕了,简单一句话概括来说,就是很复杂。
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此自噬信号通路来自CST
师兄说:自噬的核心蛋白是LC3
这时隔壁热心的师兄告诉小优,想要观察自噬有没有参与,最简单的就是做下LC3的WB。WB这个小优可擅长了,三下五除二,就借(骗)到了隔壁实验室的LC3抗体。
还是先查查LC3再做吧,LC3是一种蛋白轻链3,是自噬过程的标志物。它的功能主要参与了自噬小体的形成, LC3前体分子被ATG4B剪去C端的5肽,裂解形成胞质形式LC3-I。然后被APG7L / ATG7激活,转移至ATG3并偶联脂酰乙醇胺(PE)以形成膜结合形式LC3-II它可以附着到自噬体(autophagosome)的膜上,是自噬体的结构蛋白。怪不得文献中涉及自噬的都会做LC3-I和LC3-II。
另外,LC3也在线粒体自噬中也发挥作用,通过消除线粒体至基本水平来满足细胞能量需求并防止过量的ROS产生,从而调节线粒体的数量和质量。线粒体的自噬主要是通过PINK启动的,PINK 蛋白在健康状态下通过 PARL 的作用持续降解,而在线粒体损伤时, PARL受到抑制,PINK 稳定并招募 E3 连接酶 Parkin,以启动自噬。
师兄说:样本表达是成功最大因素
好啦,了解的差不多了,可以动手做了。这时隔壁热心的师兄又提醒我,你这个样本表达怎么样啊?对哦,完全忘了这茬事了。如果我做的样本不表达或者表达很低,我也做不出来呀。
没办法,再去查查资料。在哺乳动物中,存在 4 种LC3 同工型(LC3A、LC3B、 LC3B2和 LC3C),在不同的组织细胞中表达会有差异。目前主要研究的是LC3A和LC3B,LC3C在许多细胞中表达量很低,研究的也较少。LC3A主要在大脑中表达,其他组织的表达较低。LC3B在脑、内分泌组织等有较高的表达,在肝脏、结肠、心肌、脾脏等基本不表达。LC3B2许多组织中都有较高的表达,在骨骼肌中基本不表达。
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表中数据来自human protein Atlas
这次是真的可以了,该查的都查了,可以开始做了。从制样,跑胶电泳,转膜,孵育,显色,一路顺风顺水,但结果总是当头一棒,目的位置啥条带都没,看着那清晰有力的actin,小优的头很大。
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师兄说:要注意电泳转膜的条件
没办法,只能再去求助隔壁的师兄。师兄说LC3分子量比较小,只有16KD,在电泳的时候需要使用12%-15%的胶,避免跑过。转膜的时候需要使用0.22um的膜,缩短转膜的时间,40min即可。切莫使用0.45um的膜,否则量相对少的LC3I更不容易显出来。
经过师兄的指导,小优终于做出了条带。咦,我这个为什么是一条带?别人文献中明明都是两条带的,而且可以统计自噬的水平,我这个怎么办呢?
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师兄不厌其烦的给我解释到:在自噬过程中,LC3-I逐渐转变为脂质化的LC3-II,当自噬的程度比较高时,LC3-I的量是较低的。当LC3-I和LC3-II总量恒定时,LC3-II/LC3-I用来表示自噬的水平。其次,与LC3-II相比,LC3-I对反复冻融更加敏感,更容易降解,因此一般需要用新鲜制备样品上样。这点倒是有可能,之前制好的样本经过几次优化和反复冻融,有可能造成LC3-I检测不到。
师兄说:选择合适的一抗也很重要
师兄说完转身从抽屉拿出了一本厚厚的本子,封面的字已经看不清了,隐约有一个“抗”字。翻到其中一页,给我讲到:目前的LC3抗体所检测的抗原表位都位于LC3的N端,由于PE基团结合可能导致N端区域的构象变化,使得抗体对LC3-II的亲和性更高。以CST抗体为例,LC3B的货号有单克隆抗体# 3868和多克隆抗体#2775。3868特异性高,2775灵敏度高,2775更容易识别LC3-I。
师兄又抽出夹在本子中的一张卡片给我看:
货号 | 靶点 | 产品名称 |
2775S | LC3B | LC3B Antibody |
NB100-2220 | LC3B | LC3B Antibody |
L7543 | LC3B | Anti-LC3B |
3868S | LC3B | LC3B(D11)xPRRabbit mAb |
4108S | LC3A/B | LC3A/BAntibody |
12741S | LC3A/B | LC3A/B (D3U4C)xPRabbit mAb |
后来,小优独自摸索条件,经过几个月时间,终于做出了LC3B-I(啥,看不见,拿放大镜就能看见条带了)。
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但是又有一个问题,这个结果表明自噬参与了吗?师兄说一般LC3-II条带深可以表明自噬程度高,可以通过扫描条带的灰度,计算LC3-II/LC3-I表示自噬的水平。有时因为LC3-I条带较浅,LC3-II/LC3-I的比值存在较大的误差,因此也有科学家用LC3-II与内参的比值进行半定量,综合考察。
师兄说:自噬参与程度看组间差异
最后师兄又给了我一个灵魂打击,你这个对照组和实验组都一样,说明自噬不是关键因素呀。
在这里,小优以血的经历告诉大家,没事别碰自噬。哦不,做之前一定要多查查自己样本的表达情况和自噬情况。如果不确定的话,可以简单做一个阳性对照,用氯喹过夜处理 (50uM) Hela细胞,这样可以帮助大家判断到底是什么问题导致WB或者荧光不出结果。这时,我才明白老板的用心良苦啊。
师兄说:别想念哥,哥只是个传说
很多小伙伴问我这么优秀的师兄去哪了,据说毕业去了优宁维做技术支持,在小优心里又高大了几分。