信号通路研究三部曲入门分子研究攻克高分

　　作者：解螺旋。子非鱼
　　如需转载请注明来源：解螺旋医生科研助手
　　导语
　　如果说一个好的idea会将一个平凡无奇的文章塑造成一篇至尊牛文，那么高大上的分子机制研究绝对是牛文装逼的利器。其中，种种信号通路与疾病之间的恩恩怨怨最受科研界中吃瓜观众的关注。有时为了掌握恩怨是非的第一手资料，吃瓜观众（科研者）甚至化身娱记，亲自挖掘其中掩藏的八卦（分子机制）。
　　然而，信号通路家族庞大，种类繁多，成员更是多不胜数，它们彼此之间的关系错综复杂，完全无迹可寻。有时同一个通路中既有好鸟又有坏蛋，还特么特别不专情，比如P53通路不仅在细胞周期中展露权威，还总是在细胞周期、凋亡、DNA修复等过程中横插一脚。有时某个信号通路的家族图谱一眼望去密密麻麻（如下图），看的人晕晕乎乎，一脸懵逼，除了感叹贵圈真乱，简直不知道如何揭示该家族隐藏的奥秘。
　　此时，各位小伙伴们不要方。尽管信号通路中成员众多，但是大多数都是跑龙套，而只有位于信号中心的核心分子才算得上是真正红的发紫的大腕。由于它们的一举一动都牵扯整个家族的命运，信号通路常常会以它们的名称命名，比如TGFSmad、JakStat、MAPKERK等。此时，科研者们大可盯紧这些大腕，地毯式调查其上下游的其他分子，如果能有幸碰到其他明星分子，如PTEN、KRAS、FOXO1等，也许你就会对大腕与明星分子之间的爱恨纠葛有了深入的了解。
　　正所谓人红粉丝多，有的明星通路追捧者甚多，其间种种八卦早已见于报端，那么再想对其进入深入挖掘看起来似乎是一件耗费精力且不讨好的事情。可是，有的小伙伴就是不死心，就是想以此明星通路博得心仪杂志的青睐，此时倒是可以另辟蹊径：去研究某种特定细胞（细胞X）类型中的一个热点信号通路的作用。
　　以信号通路ABC为例，研究者在选择特定细胞时，要先了解该细胞的生理功能及其在某种疾病中所发挥的重要性；并确定该通路ABC在细胞X中的功能研究仍处于空白状态，有一定的研究意义。而后便可按以下研究思路进行研究。
　　首先，证明通路ABC与细胞X的病理状态之间存在相关性。可通过涵盖多种通路的手段进行中等通量的筛选（如蛋白芯片或PCR芯片），来确保信号通路ABC参与细胞X病变的生理过程；以及通过WB、qPCR等实验确定该通路ABC中关键分子的变化，如表达差异，定位异常、活性变化等。
　　其次，以分子A为例，构建A在X细胞中特定敲除的小鼠模型，并检测出相应的表型，可确定A分子的变化与细胞X病变之间存在一定的因果关系；并用挽救实验（rescueexperiment）进行验证，即上调A分子表达检测细胞X的相应表型能否得以恢复。
　　最后，以该分子为基础，通过分子互作实验技术（如IP、GSTPulldown等）、分子定位、活性、构象等检测手段，来明确分子间作用的方式（分子A与分子C之间是直接作用，还是通过分子B进行间接作用），以及分子A的结合序列、结构域等。
　　做到这一步时，一篇关于分子机制深入研究的文章就已经新鲜出炉了。各位小伙伴们如果能将此信号通路的研究套路与眼下最火热的科研热点（自噬、lncRNA、表观遗传学等）结合起来，还愁发表不了高分文章么？
　　下面来看一个实例研究。
　　实例剖析
　　首先来看看这篇关于调控TGF诱导EMT来促进乳腺癌转移的文章。HER2mediateddenovoproductionofTGFleadstoSNAILdrivenepithelialtomesenchymaltransitionandmetastasisofbreastcancer。MolecularOncology。
　　研究思路总结
　　许多乳腺癌患者的肿瘤细胞中高表达HER2，过表达HER2的主要机制是基因扩增。肿瘤HER2高表达与肿瘤进展迅速，肿瘤耐药和预后不佳相关，肿瘤细胞发生EMT是肿瘤耐药的机制之一。本研究从体内和体外两个水平研究了过表达HER2在乳腺癌转移中发挥的作用，并且发现HER2抑制剂CuB能够在体内抑制肿瘤的转移。
　　本研究主要从以下三个方面展开：
　　细胞表型
　　比较过表达HER2的乳腺癌细胞株（HH株）与亲本株细胞体外侵袭的能力，考察HER2相关信号通路和间质细胞标志分子的表达，发现过表达HER2促进细胞侵袭和间质向转化。
　　分子机制
　　对比HH细胞株和亲本株HER2相关通路分子的表达，发现HER2的过表达，可引起核内SMADs的增加，通过增加SMAD4与SMAD23的结合促进TGF的表达，诱导细胞发生EMT。外源的TGF能够促进细胞间质化转变，干扰HER2细胞间质化程度降低，维持细胞的间质化需要HER2的参与。
　　体内实验
　　进行裸鼠体内转移模型实验，对比HH细胞与亲本细胞体内转移的能力，发现HER2的过表达能够在体内促进肿瘤转移。另外，HER2抑制剂CuB能够在体内外两个水平上抑制肿瘤的转移。
　　综上，本研究主要发现在乳腺癌细胞中HER2的过表达能促进乳腺癌细胞的侵袭和间质向转化：HER2调控TGF的重新合成，通过SNAIL诱导细胞发生上皮间质转化（EMT），促进乳腺癌转移。使用CuB阻断HER2能够在体内和体外抑制TGF通路，降低乳腺癌细胞的侵袭和迁移能力，抑制乳腺癌的转移。