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CurrBiol丨秀丽隐杆线虫的细胞外囊泡货物的分离、分析与示踪

细胞外囊泡 (EVs) 可以通过携带蛋白质和RNA货物来介导细胞间通讯。EV在生理学和病理学中的组成、生物学和作用主要多数在生物流体和培养的哺乳动物细胞中进行了研究。秀丽隐杆线虫具有实验易处理性,方便识别和研究其EV货物。来自美国新泽西州立罗格斯大学的研究人员开发了一种使用基因编码、荧光标记的EV货物标记、跟踪和分析方法,并进行了大规模的分离和蛋白质组学分析,识别并验证了一系列纤毛EV货物,表明EV在线虫的细胞外通讯中发挥作用。该研究发表于Current biology杂志上。 

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图:GFP标记polycystin-2 (PKD-2) 的秀丽隐杆线虫的EV富集。PKD-2 是一种进化上保守的纤毛EV货物,在生化富集过程中实现EV可视化和跟踪。
​细胞外囊泡 (EVs) 在不同的生理和病理状态下作为一种古老且保守的细胞间和组织间通讯形式发挥作用,然而以前EV却被认为是细胞碎片。EV 携带生物活性货物指导发育和分化,启动神经元中的突触形成,并调节配子的成熟和受精。EV还可能传播有毒物质,例如神经退行性疾病中未折叠的蛋白质或信号分子,建立肿瘤细胞的转移生态位。尽管EV具有深远的医学重要性,但目前缺乏对 EV 的形成方式、源自相同或不同细胞类型的不同类型EV中包装的货物、以及不同货物如何影响 EV 靶向范围和生物活性的基本了解。
该研究团队侧重于研究纤毛产生的EV,纤毛是接收和传输信号以进行细胞间通信的“蜂窝天线”。纤毛EV信号中断可能是许多纤毛病的病理生理学的重要驱动因素,例如多囊肾病、视网膜变性等。纤毛EV信号的机制主要是在绿藻莱茵衣藻和秀丽隐杆线虫(Caenorhabditiselegans)发现。线虫使用EV与匹配的其他伙伴交流,并通过特定的EV货物调节和逃避宿主免疫反应。
在这项研究里,研究团队使用GFP标记的秀丽隐杆线虫,对其向环境释放的EV进行大规模分离和蛋白质组学分析。由此,从多个组织来源捕获了睫状EV和非睫状EV货物候选物,产生了2,888 种蛋白质数据集。为了预测和进一步验证纤毛的EV 货物,研究团队开发了一种名为MyEVome (https://myevome.shinyapps.io/evome-app/) 的在线挖掘工具,该工具使用可通过秀丽隐杆线虫的单细胞转录组数据,来显示已经被证实的感兴趣的各种EV货物候选物。使用这种策略,研究团队发现了四种新的纤毛EV货物:双链RNA (dsRNA) 转运体系统性RNA干扰缺陷蛋白 (SID-2)、外核苷酸焦磷酸酶/磷酸二酯酶 (ENPP-1,人类ENPP1的直系同源物)、微染色体维持蛋白(MCM-3,人类MCM3的直向同源物)和四次跨膜蛋白 (TSP-6,人类CD9的直向同源物)。研究团队还发现ENPP-1可以与精浆一起,从线虫的雄性生殖道转移到雌雄同体的伴侣身上。研究团队还证明了EV携带 RNA。综合起来,这些数据表明,秀丽隐杆线虫从活体个体的多个组织中产生了一种复杂且异质的 EV 混合物,并表明这些环境 EV 在动物生理学中发挥着不同的作用。
参考文献:Isolation, profiling, and tracking of extracellular vesicle cargo inCaenorhabditis elegans. Curr Biol. 2022 Mar 19:S0960-9822(22)00396-7.

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