书接上篇,前几期我们分别探讨了PLA相关的……
在蛋白互作研究中,PLA(Proximity Ligation Assay)凭借高特异性和高灵敏度,可以在细胞或组织水平直接“看见”两种分子是否真正近距离结合。本期我们精选了三篇不同领域的高分文章,看看 PLA 是如何精准捕捉关键蛋白互作,从而推动机制解析的。
1. 卵巢癌耐药机制研究:TGF-β与缺氧信号的交汇点
- 文章方向与领域:肿瘤生物学、卵巢癌、耐药机制研究;
- 想解决的问题:高等级浆液性卵巢癌(HGSOC)对化疗产生耐药性与肿瘤干细胞(CSCs)活性有关,但 TGF-β 与缺氧信号如何协同维持 CSCs 尚不清楚。
- PLA 作用与关键发现:研究发现去泛素化酶 USP9X是 TGF-β 下游效应分子,能稳定 HIF-2α 蛋白,从而维持 CSCs 的干性。通过 PLA实验检测 USP9X 与 HIF-2α 的直接互作,可视化地证明两者在缺氧和 TGF-β 信号共同作用下结合增强(图1),揭示了 USP9X-HIF-2α 轴在耐药形成中的核心作用。
- 科研启示:PLA 在复杂信号网络中,可以直接验证关键分子之间的物理互作,为机制链条提供坚实证据。
图1:PLA 显示 TGF-β1 处理可显著增强 USP9X 与 HIF-2α 的近邻信号
2. 帕金森病机制:野生型 LRRK2 的异常激活
- 文章方向与领域:神经退行性疾病、帕金森病、激酶信号调控
- 想解决的问题:LRRK2 激酶突变已知会致病,但在无突变的“特发性”帕金森病(iPD)患者中,野生型 LRRK2 是否被激活、如何被激活仍是未知数。
- PLA 作用与关键发现:作者开发了基于 PLA 的双检测体系:
pSer1292-LRRK2(激活状态标志)→ 图2 A(PLA 红色信号)和图 2B(定量结果);
LRRK2 与 14-3-3 蛋白互作(抑制状态标志)→ 图 2D(PLA 红色信号)和图2E(定量结果);
在患者黑质多巴胺神经元中,PLA 显示 pSer1292 信号增强 6 倍(2A/2B),14-3-3 结合信号降低 5 倍(2D/2E),证实了野生型 LRRK2 在 iPD 中被氧化应激异常激活,并伴随底物 Rab10 磷酸化增加(2C)。
- 科研启示:PLA 可用于定量化、定位化地检测蛋白构象变化或结合状态的变化,非常适合研究激酶活性调控。
图2:PLA 检测显示 iPD 患者黑质中 LRRK2 激活增强、14-3-3 结合减少,并伴随 Rab10 磷酸化升高
3. 环境污染与神经元死亡:钙信号介导的“异源铁死亡”
- 文章方向与领域:环境健康、神经毒理、细胞死亡机制
- 想解决的问题:柴油废气颗粒(NIST DEP)能否加速神经元 ferroptosis(铁死亡)?分子机制是什么?
- PLA 作用与关键发现:在小鼠海马神经元 HT22 细胞中,研究利用 PLA 检测内质网钙通道 IP3R 与线粒体外膜通道 VDAC1 的相互作用,发现 NIST DEP + RSL-3 处理组 ER-线粒体接触位点显著增加(图3),提示钙过载通过 ER-mitochondria 接触增强,推动 ferroptosis 发生。干预钙信号(MCUi4、CyPPA)可明显降低这PLA信号并改善细胞存活。
- 科研启示:PLA不仅能验证两个蛋白是否结合,还能用来反映细胞器之间的功能性接触变化,拓展了蛋白互作研究的应用边界。
图3:NIST DEP 与 RSL-3 增强神经元 ER-线粒体接触,MCUi4 或 CyPPA 可抑制
总结:
这三篇文章跨越了肿瘤、神经退行性疾病和环境健康领域,但共同点是:PLA 提供了直接、可视化、定量的蛋白互作证据,帮助研究者在复杂的生物通路中精准定位关键分子关系。从蛋白稳态调控、激酶活性变化到细胞器接触,PLA 都展现了独特价值——它不只是验证,更是机制研究的“显微镜”。
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