冷冻电子断层扫描揭示细胞外囊泡中全长表皮生长因子受体的结构与组织

来自国际团队的研究人员通过将全长表皮生长因子受体(EGFR)、胰岛素受体等膜蛋白转运至细胞外囊泡(EVs)，建立了膜蛋白结构与功能研究的新平台。冷冻电子断层扫描(cryo-ET)显示EGFR在膜上形成簇状结构，其胞内信号域距膜表面约3 nm，该研究为理解EGFR跨膜信号传递机制提供了新见解，并为癌症靶向治疗开发奠定基础。

　　

这项突破性研究开创性地利用细胞外囊泡(EVs)作为天然膜载体，成功将全长表皮生长因子受体(EGFR)、胰岛素受体、7次跨膜蛋白Smoothened以及13次跨膜的钠碘同向转运体等关键膜蛋白富集其中。质谱分析证实这些目标蛋白成为EV膜上最丰富的组分，同时囊泡内还检测到大量受体相互作用蛋白，彰显该平台在解析膜蛋白相互作用组(interactome)方面的独特优势。

通过冷冻电子断层扫描技术(cryo-electron tomography)对含EGFR的EVs进行三维重构，发现无论是否存在表皮生长因子(EGF)刺激，EGFR都会在膜上形成特征性簇状结构。引人注目的是，这些簇中受体胞外结构域(ECR)二聚体并未呈现规则排列模式，且胞内信号域与膜内表面保持约3 nm的恒定间距。研究人员对150 kDa的EGF-EGFR ECR二聚体进行亚断层图平均处理，获得15 ?分辨率的三维结构，该模型与配体结合态EGFR ECR二聚体的晶体结构高度吻合。

这些发现不仅修正了EGFR激活簇形成与跨膜信号传递的经典理论模型，更重要的是建立了EVs这一革命性技术平台——它能够维持膜蛋白天然构象，为人类膜蛋白的结构解析、功能研究以及药物靶点筛选提供了前所未有的细胞源膜环境。该研究特别揭示了EGFR在生理和病理状态下的构象变化规律，为开发针对EGFR异常活化相关癌症(如非小细胞肺癌)的靶向疗法提供了分子水平的新依据。