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武汉爱基百客生物科技有限公司(简称爱基百客),位于武汉高农生物园,办公面积逾3000m2,是一家专业提供单细胞与空间组学测序分析、表观组学科研服务和高通量测序分析的新型生物科技服务企业。

公司旨在为客户提供最专业的科研服务,运营至今合作的科研客户近千家,涵盖国内知名科研院所、高校以及相关生物企业,运营至今销售额超1亿元,科研成果曾多次在Science、Cancer Cell、Plant Cell、Nature Communications、J HEMATOL ONCOL等国际高水平学术期刊发表,受到了客户广泛好评,是国内成长最迅速的高通量测序科研服务企业之一。

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项目文章 | 一套转录因子ChIP-seq数据,2篇一区SCI?快来瞅瞅

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

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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

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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

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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。

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图9.脂多糖(LPS)诱导小胶质细胞中FOXO3a上调和PPAR-γ下调

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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。

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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

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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

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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。

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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。

2024.07.08  产品总览 转曲-2.png

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