初學者注意!miRNA才是科研套路之濟世良方

初学者注意!miRNA才是科研套路之济世良方

初学者注意!miRNA才是科研套路之济世良方

長久以來,我一直想寫一篇關於miRNA的文章。在一年半前,我也與大部分醫學科研工作者一樣,在多個學術場合聽到大咖小咖對於miRNA已經過時的論述,聽得多了,內心深處難免產生微妙的牴觸情緒。

而在我回到解螺旋開始系統梳理醫學科研的整體方法論之後,經過多維度研究比較,我驀然發現,其實miRNA才是當之無愧的新手之友、從SCI灌水到跨越五分檔次拿國自然基金無往而不利的科研利器。

今天,我就來談一談選擇miRNA作為研究分子類型的戰術理由:

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單個變量代入五恆量,構成了最簡單的疾病、表型加上分子的三要素課題。變量的分子類型很多,蛋白是經典,非編碼RNA是當紅趨勢。非編碼RNA中lncRNA、circRNA更有吸睛效應,為何miRNA還有獨特優勢?

1) miRNA是非編碼RNA,在做“表達差異”的環節不需要進行蛋白水平的檢測,不用買抗體做Western,僅qPCR檢測RNA水平即可,簡化了工作量。

2) 在執行“一正一反”的Gain / Loss of function過程中,miRNA的過表達和沉默都只需要訂購短片段合成RNA,價格低廉且到貨週期快。同時對於大部分細胞而言,用脂質體轉染法可實現高效導入miRNA mimics或inhibitor到靶細胞,實驗操作簡單,易於重複。

由此可見,在低分灌水階段(單變量研究,不做機制),miRNA的成文效率比做蛋白和lncRNA / circRNA高。

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進入到二元變量組合,其中最基本的套路是用通路解釋機制,分子+通路的間接調控機制是最基本的四要素課題(疾病、表型、分子、機制)。

間接調控關係的口訣是“你動我也動”,即過表達或者沉默主變量,看下游因變量的隨之變化。當你進行下游探索的時候,任何分子類型都執行一樣的流程,但是因為miRNA過表達和沉默方便,miRNA的研究依然有一定便利之處。

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二元變量更好的模式是建立直接調控關係,也就是“知其然知其所以然”——有明確的作用靶點和調控細節。在所有的直接調控模式中,miRNA作用於靶基因的3’-UTR引起下游靶基因表達沉默是所有直接作用機制中最簡單的套路,沒有之一。在實驗的操作性、論證的簡約度上,設計miRNA二元直接機制優勢非常顯著:

1) 絕大部分直接機制的研究,都需要至少2個關鍵的實驗相互佐證,比如轉錄因子研究有ChIP,EMSA和Luciferase Assay,蛋白-蛋白相互作用有co-IP和Pulldown實驗等。

而miRNA結合靶基因的驗證只有一個經典實驗——熒光素酶報告基因實驗(Luciferase Assay),這個實驗本身就是直接作用機制研究裡最容易開展的實驗,也沒有之一,就是最容易做的。

2) 在明確主變量、尋找相互作用的靶基因過程中,都需要走數據庫預測或者實驗篩選的流程,RNA和蛋白相互作用或者蛋白與蛋白相互作用預測的準確度不能說特別高,所以很多研究者會直接進行實驗篩選,放棄預測環節。

而miRNA的靶基因預測可以說是其中準確率最高的作用形式,只需要在幾個數據庫中輸入miRNA名稱,即可輸出預測靶基因結果,將多個數據庫的預測結果取交集,再結合細胞株中過表達miRNA之後,這些靶基因是否具有下調趨勢的結果,即可鎖定一組直接作用分子,Luciferase Assay驗證成功,即大功告成。

3) 在機制的Rescue驗證環節,miRNA模式單一。經典作用是負調節下游靶基因,所以口訣是“反正正,反反反”,即上下游同時過表達或者沉默。

考慮到miRNA無論過表達還是沉默都是合成短片段,所以可以根據下游基因的操作便利度選擇上游的策略。如果下游基因已經有過表達克隆,可以用反正正手段,如果下游基因沒有現成的表達工具,就去合成siRNA進行沉默,用反反反同樣可以快速拿到結果。

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超越了二元變量直接調控,還有更深入的機制模式,比如三元變量結構——miRNA上游再提出調控分子,解答驅動因素的問題。miRNA的轉錄同樣需要轉錄因子,通過常見的轉錄因子機制模式我們可以建立更加複雜的信號軸關係。miRNA的啟動子也能被甲基化調控,轉錄出來後也受到剪切過程的調節,能夠講的故事不比其他分子類型遜色多少。

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除了三元變量套路把機制推向更復雜的邏輯鏈條,還有一條路也適合miRNA往高分雜誌走,那就是外泌體介導的細胞間通訊。外泌體+miRNA的組合是給miRNA帶來全新活力的研究套路,進入到多細胞交互的科研境界,已經站在了五分以上的起點上,征服國自然基金已不在話下。這種高階套路,我們在套路課的第3期就進行深入講解,上半學年可學到,打好基礎,不要落下學習進度。

我是酸菜,我為miRNA代言!miRNA研究有2個難點,一個是Luciferase Assay,靠你們自己突破,另一個是如何預測miRNA靶基因或者已知基因反向推測調控的miRNA,需要用到一些數據庫,這些數據庫雖然操作簡單,但總有學員感覺難以突破。

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