王萌團隊開發游標記新策略 成功解析新的脂代謝調節機制

如何將高通量遺傳篩選方法與高分辨顯微成像技術結合？這一直是一個難題。近期，美國貝勒醫學院的王萌教授和團隊想出了新招——不僅開發出一種游標記新策略，還成功解析了新的脂代謝調節機制。

這一研究成果發表於近期的《Nature Communications》期刊上。該研究基於游標記的高通量遺傳篩選方法，通過將其和受激拉曼散射（Stimulated Raman scattering, SRS）顯微鏡結合，成功找到一系列影響脂類代謝和分布的突變體。更重要的是，通過深度分析這些突變體，研究人員得以了解BMP（Bone Morphogenetic Protein，骨形態生成蛋白）信號通路在調節線粒體活性和脂類氧化的新作用。

貝勒醫學院終身教授王萌是文章的通訊作者，博士後研究員俞勇是第一作者。王萌團隊一直致力於利用線蟲等多細胞模式動物進行長壽、代謝健康領域的相關研究。

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解決難題：開發游標記新策略

多年來，科學家們利用低解析度的體視鏡，在多細胞模式生物中發現了多種調節生物發育、生理和行為的基因。然而，許多精細的細胞和亞細胞的表型只有藉助高解析度、高靈敏度的顯微鏡才能觀察入微、有所成效。

面對這一難題，現在，王萌教授和團隊開發了一種游標記（photo-highlightling）新策略。具體而言，他們在秀麗隱桿線蟲（C.elegans）體內表達一種可以在405 nm的紫外光照射下由綠色熒光轉變為紅色熒光的熒光蛋白mEosFP，在遺傳篩選中，當發現有趣的細胞表型時，通過將 405 nm激光照射在候選突變體上，可以將mEosFP熒光蛋白由綠色轉變為紅色，這樣被標記為紅色的候選突變體可以很容易地在熒光體視鏡下被挑選出來。

「這個新方法就如同讀書時用熒光筆將重點字句標記，它能夠大大提高篩選效率，廣泛應用於各種熒光和非熒光高解析度顯微鏡系統。」王萌教授解釋道。

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創新思路：尋找脂代謝調節機制

游標記和SRS成像技術篩選突變線蟲（圖片來源：文獻）

更重要的是，王萌團隊將這個新方法和受激拉曼散射（Stimulated Raman scattering, SRS）成像相結合，用於尋找新的脂代謝調節機制。

通過對遺傳誘變後的線蟲進行大規模的篩選，他們找到了 57個體內脂肪含量或者脂肪分布有別於正常線蟲的突變體。其中有一類突變線蟲體內含有較少的脂肪，研究團隊發現這與線蟲BMP（Bone Morphogenetic Protein，骨形態生成蛋白）信號通路中發生突變有關。在進一步的機制研究中，他們發現：1）BMP通路突變對脂類合成沒有影響，但加速了脂降解速度；2）BMP突變體中，參與線粒體脂肪酸?氧化的基因表達量上調，但是參與脂類代謝的其他通路基因的表達水平不變；3）BMP通路突變促進線粒體融合。

最後，研究證實，在BMP突變體中，線粒體脂肪酸?氧化升高和線粒體融合，這兩者對於促進脂降解是必須的。

「我們開發了一個全新的游標記方法，將其與高通量遺傳篩選方法結合，最終發現了一系列脂代謝和脂分布異常的突變體，包括BMP突變體，對它們的進一步研究有助於我們揭示更多的脂代謝和脂分布的調節機制。」餘勇博士總結道。

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參考資料：1) High-throughput screens usingphoto-highlighting discover BMP signaling in mitochondrial lipid oxidation

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