【字体: 时间:2022年09月01日 来源:Journal of Extracellular Vesicles

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  我们的细胞在不断地交流,科学家们已经开发出一种有效的方法,来找出它们在被称为外泌体的蛋白质包裹的生物手提箱中传递的信息。

   

New labeling approach enables examination of packages cells send out to gain insight about health    


我们的细胞在不断地交流,科学家们已经开发出一种有效的方法,来找出它们在被称为外泌体的蛋白质填充的生物手提箱中发送的信息。

这些球形外泌体驻留在细胞的内膜中,但最终会出去进入另一个细胞,运输像蛋白质这样的大分子,蛋白质是人体的基本组成部分,是生物活动的驱动因素,还有产生蛋白质的RNA。

“这是一个持续的过程,”奥古斯塔大学佐治亚医学院细胞生物学和解剖学系的细胞生物学家Sang-Ho Kwon博士说,越来越多的证据表明,它发生在健康状态和疾病状态中。我们正在试图弄清楚外泌体在不同情况下的作用。”他是一项研究的通讯作者细胞外囊泡杂志详细介绍了他和他的研究团队开发的一种标记技术,该技术用于分析任何特定细胞类型的外泌体内容,以更好地理解它们在健康和疾病中的作用。它们的内容可以帮助我们知道我们的细胞在告诉彼此什么,并且可能提供我们生病的早期线索,并帮助我们更好地了解我们是如何生病的。”

据认为,在外泌体形成的早期,货物是通过细胞膜附近的前体核内体装载的,它的工作很像在邮局的邮车出发之前装满它。外泌体会一直呆在那里,直到被细胞释放到其他细胞。Kwon和他的团队想在这个过程中尽早抓住货物。

目前,研究外泌体内容的主要方法是首先脱离上下文,分离外泌体,这是一个相当费力的过程,可能会产生不一致的结果。事实上,它可能分离出不同类型的囊泡,基本上是我们体内的生物腔室,外泌体只是其中一种类型。

MCG研究组开发出了只研究外泌体内容的更有效的方法,并研究了外泌体的位置。

他们的标记系统包括一个APEX的变体,即抗坏血酸过氧化物酶,它与另一种已知的寻找外泌体的蛋白质融合。Kwon说:“APEX就像一枚导弹,把我带进了APEX。”APEX对生物素(维生素B的一种)有很高的亲和力,生物素附着在附近的蛋白质上,就像发育中的外泌体携带的蛋白质一样,对它们进行标记,从而帮助识别它们。生物素也可以穿过外泌体后面的细胞膜。还有一种蛋白质,链霉亲和素,可以自然地与生物素结合,在质谱分析的帮助下,使他们能够提纯并清楚地识别蛋白质货物,以及将产生未来蛋白质的RNA。

Kwon的研究重点是肾脏损伤,他们利用他们的系统显示氧化应激(氧化应激是氧气使用的副产品,在疾病状态下是过度和破坏性的)会改变肾细胞制造的外泌体的货物含量,并在尿液中发现。例如,一些蛋白质的表达水平发生了变化,一些蛋白质甚至消失了。他们的技术将有助于开发各种不同细胞类型的常规内容数据库,从而能够比较研究不同疾病状态下它们的内容发生了什么,比如肾损伤或癌症。

他说:“事实证明,通过观察尿液或血液中的外泌体,以及其内部的情况,我们可以判断细胞是受伤了还是健康了。”

他们第一次使用这种标记系统是在培养的活肾细胞中。他们现在想将其用于肾脏疾病的动物模型。

该科学团队表示,这种标记系统还可以帮助追踪外泌体含量随时间的变化,以及在疾病情况下细胞对治疗的潜在反应。

外泌体在细胞通讯中起着关键作用,无论是同一类型的细胞之间还是与其他类型的细胞之间。再次,越来越多的证据表明外泌体在疾病中扮演的角色,包括与其他细胞分享它们生病的消息,甚至可能帮助传播疾病。“这不仅仅是传递好消息。它也传递坏消息,”Kwon说。“毫无疑问,在这些不同的情况下,它们的货物是不同的,这是能够检测外泌体携带什么东西的一个重要原因。变化最终可能成为监测治疗反应的好方法,这是外泌体研究的另一个‘爆炸性’的方面。科学家们也在探索使用外泌体进行实际治疗的潜力,通过在这些生物包裹中填充药物,可以直接运送到想要的位置。事实上,在健康和疾病中起关键作用的免疫细胞也在释放外泌体。这些生物区隔似乎在清除细胞碎片和其他垃圾方面也起着重要作用。现在这是一个新兴领域。蛋白质是主要的占有者,因为它们可以发送信号,但它们也可以与其他蛋白质结合并改变它们的功能。RNA也可以这样做,微小的microRNA可以改变基因表达,从而改变细胞功能。”

Kwon在加州大学旧金山分校(University of California San Francisco)做博士后时,在一个培养皿中培育了肾小管,它将重要的营养物质返回血液,并消除尿液中不需要的物质,他发现了外泌体在那里的基因动态变化中发挥关键作用的证据,这让他对外泌体产生了兴趣。

他把对外泌体的关注称为“逆向科学”,大多数人观察细胞是如何变化的,而他和越来越多的同事则观察细胞发出的包裹,以了解细胞的功能。虽然大多数人可能不这么认为,但他说,这实际上是一种研究细胞活动的不那么复杂的方法,因为你看到的是一个包含更少蛋白质的小包裹。

Journal of Extracellular Vesicles

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Ascorbate peroxidase-mediated in situ labelling of proteins in secreted exosomes


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