Shh信号传导的分区化：不同外泌体池调控脊髓发育中的模式形成与增殖功能

本研究发现Sonic hedgehog（Shh）通过两种生化特性与功能截然不同的外泌体池（Shh-P150和Shh-P450）进行分泌，分别调控神经管发育中的模式形成（依赖Smoothened–Gli1信号）和细胞增殖（依赖Smoothened–Gαi通路）。Rab7介导的外泌体生物发生机制作为分子开关，精确平衡Shh的形态发生与促增殖功能，为发育异常及相关疾病机制提供新见解。

　　

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^INTRODUCTION

Hedgehog（Hh）蛋白家族是高度保守的形态发生素，调控多种发育和生理过程，包括胚胎组织模式形成、细胞增殖、干细胞维持、组织稳态和肿瘤发生（Ingham and McMahon, 2001; Taipale and Beachy, 2001; Barakat, Humke and Scott, 2010; Ingham, Nakano and Seger, 2011; Briscoe and Thérond, 2013）。Hh蛋白经历双重脂质修饰（Porter等, 1995; Pepinsky等, 1998）。

^{Isolation of exosomes}

采用转染或未转染Shh cDNA的HEK293T细胞进行外泌体分离。细胞在含10% FBS的DMEM培养基中培养2天至约70%汇合度，经PBS清洗后，改用外泌体生产培养基（EPM）（Vyas等, 2014）、补充FBS的EPM或含无血清补充剂N2或B27（Gibco）的DMEM继续培养48小时。收集条件培养基后进行外泌体分离。

^{Shh-P150 exosomes, but not Shh-P450 exosomes can pattern ventral fates in the neural tube}

我们前期研究发现Shh-P150组分可诱导小鼠胚胎干细胞（ES）分化为运动神经元，而Shh-P450组分无此活性。为进一步验证，采用经典神经外植体实验。如先前所述（Vyas等, 2014），从转染全长Shh cDNA的HEK293T细胞（Shh-HEK）条件培养基中通过顺序超速离心分离Shh-P150和Shh-P450池。

^{Differential downstream signalling by Shh-P150 versus Shh-P450 exosomes}

本研究证明Shh通过两种生化特性不同的外泌体池分泌，各携带独特蛋白组分，并在神经管发育中展现迥异的信号功能。Shh-P150介导经典信号通路，诱导神经管模式形成并促进腹侧脊髓标志物表达。相反，较轻的Shh-P450池驱动祖细胞增殖，虽可上调腹侧祖细胞基因Nkx2.2的转录，但无法诱导其蛋白表达或更腹侧的分化标志物。