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【NCB】Kalluri团队利用定量蛋白质组学发现外泌体普遍富集和缺乏的蛋白质，其中Syntenin-1丰度最高可作为标志性蛋白

方法及组学,研究 2021-06-15 22:56  来源： 【NCB】Kalluri团队利用定量蛋白质组学发现外泌体普遍富集和缺乏的蛋白质，其中Syntenin-1丰度最高可作为标志性蛋白已关闭评论 7
      我们经常使用的外泌体生物标志物（CD9、CD63和CD81）是异质性的，在不同细胞类型中没有表现出普遍高丰度存在。为了发现外泌体中无处不在和丰富的蛋白质，外泌体领域大牛、MD安德森癌症中心Raghu Kalluri教授研究团队使用了一种基于超稳定同位素标记细胞培养中的氨基酸（super-SILAC）的无偏和定量蛋白质组学方法，并结合了高分辨率质谱法，共定量了1212种蛋白质，其中外泌体中普遍富集22种蛋白质、缺乏15种蛋白质。并且发现Syntenin-1蛋白普遍存在于不同方法分离的不同细胞/不同物种和生物流体的外泌体中，可作为外泌体的通用生物标志物。（RaghuKalluri教授发表过多篇外泌体相关的CNS及子刊文章，文章列表见文末）
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外泌体是直径从40 nm到160 nm的膜包裹的细胞外囊泡 (EV)，源自内体区室，在文献中也被称为“小EV”。外泌体含有多种生物活性物质，包括核酸（DNA、mRNA、microRNA、长链非编码RNA）、蛋白质、脂质和代谢物。越来越多的证据表明，外泌体是局部和全身细胞间通讯的介质，它们可以将功能性货物转移到受体细胞或参与受体细胞中的膜受体介导的信号传导。值得注意的是，外泌体在体液和循环中很容易获得，因此可以用作非侵入性液体活检，这可能有助于疾病识别和对治疗反应的评估。此外，由于它们在循环中的半衰期长且易于修饰，因此外泌体可用于治疗目的。
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当前常用的CD9、CD63和CD81是异质性的，在不同细胞类型中没有表现出普遍高丰度存在
尽管外泌体具有重要的生物学和转化意义，但仍然缺乏能够识别这种 EV 亚型的真正通用的蛋白质生物标志物。在从不同细胞来源分离的外泌体中发现丰富且无处不在的蛋白质是该领域一个备受追捧的里程碑。外泌体大量表达的通用生物标志物的鉴定具有直接和深远的意义，使研究界能够开发更有效和更具体的基于生化的技术，用于外泌体的鉴定、表征和纯化。此外，普遍存在的蛋白质的功能研究可能会促进对控制外泌体生物学的基本机制的新见解，例如生物发生、循环中的生物利用度和细胞运输。外泌体研究领域传统上使用四跨膜蛋白 CD9、CD63 和 CD81 作为生物标志物，并已使用这些蛋白质进行免疫亲和方法来纯化和定义外泌体的分子画像。该研究报告了外泌体中CD9、CD63和CD81的异质性存在和丰度，表明这些四跨膜蛋白作为来自不同细胞类型的外泌体的生物标志物的使用有限。
为了以高分辨率和定量的方式无偏见地发现无处不在和丰富的外泌体生物标志物，该研究使用了超SILAC与最先进的质谱 (MS) 结合进行准确的蛋白质定量。研究确定了22种蛋白质的层次结构，这些蛋白质始终富含于来自14种不同人类细胞系的外泌体。这种公正的工作流程还使研究人员能够确定外泌体中的15种低丰度蛋白质，这些蛋白质可用作潜在的排除生物标志物。此外，研究结果使用不同的外泌体分离方法进行了验证，即密度梯度(DG)、尺寸排阻色谱(SEC) 和超速离心(UC)。研究还发现，在来自不同细胞系的外泌体的蛋白质组中，syntenin-1 是始终丰度最高的蛋白质。此外，还在从不同物种和生物体液中回收的外泌体中发现了 Syntenin-1。总之，该研究提供了一个无处不在的核心外泌体蛋白的定量图谱，可以作为对外泌体基础和转化生物学研究感兴趣的科学界的资源。
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基于Super-SiLAC的蛋白质组学鉴定外泌体的核心蛋白质组
捕获
外泌体核心蛋白质组的无偏定量分析确定了推定的生物标志物和排除蛋白
无论细胞来源或分离方法如何，总共有1,212种蛋白质在外泌体的蛋白质组中被量化。一组22种蛋白质普遍在外泌体富集。与细胞相比，外泌体的蛋白质组中缺乏15种蛋白质。在富集的蛋白质中，研究人员确定了与生物发生相关的蛋白质（GTPases）和膜蛋白（如CD47和ITGB1）。外泌体中缺乏的蛋白质群主要由核蛋白组成。
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外泌体中普遍富集的22种蛋白质、缺乏的15种蛋白质
研究人员将Syntenin-1（SDCBP）鉴定为来自不同细胞的外泌体中都丰富的蛋白质。Syntenin-1也存在于不同物种和生物流体的外泌体中，突出了其作为外泌体假定的通用生物标志物的潜在用途。该研究提供了外泌体普遍存在的核心蛋白的全面定量图谱，可作为科学界的资源。
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Syntenin-1是外泌体中含量最稳定的蛋白质，在来自不同物种和生物流体的外泌体中得到鉴定
参考文献：
KugeratskiFG, Hodge K, Lilla S, McAndrews KM, Zhou X, Hwang RF, Zanivan S, Kalluri R. Quantitative proteomics identifies the core proteome of exosomes with syntenin-1 as the highest abundant protein and a putative universal biomarker. NatCell Biol. 2021 Jun;23(6):631-641. doi: 10.1038/s41556-021-00693-y.Epub 2021 Jun 9. PMID: 34108659.
RaghuKalluri教授发表的外泌体相关文章：
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  6. Yang, S., et al. (2017)."Detection of Mutant KRAS and TP53 DNA in Circulating Exosomes fromHealthy Individuals and Patients with Pancreatic Cancer." CancerBiol Ther: 0.
  7. Kurywchak, P., et al. (2018). "Theemerging roles of exosomes in the modulation of immune responses incancer." Genome Med 10(1): 23.
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  12. McAndrews, K. M., et al. (2019)."SIRT1 Regulates Lysosome Function and Exosome Secretion." DevCell 49(3): 302-303.
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