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circRNA通过外泌体清除机制研究

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目前研究表明circRNA由于其固有的环状机构,相比于线性RNA分子,稳定性高,耐受核酸外切酶降解等作用。但还没有人研究circRNA代谢方面的机制。

对正常生理状态下的细胞来说,circRNA这种难降解特性必然产生circRNAs的聚集,那么聚集的circRNA是否对细胞会产生毒性(必然的,再好的东西过量都会走向对立面)。问题是细胞中circRNA是通过什么机制对circRNA进行清除呢?可能是核酸内切酶直接降解?可能是miRNA竞争性抑制?

还有什么可能?本文作者想到了EVs(胞外囊泡)和exosomes(外泌体),是不是circRNA在胞质内包装进囊泡中然后通过细胞外吐作用的方式进行清除?

作者依此假说并进行了实验,相对于细胞内的水平,实验结果显示在外泌体中确实检测到了高丰度的circRNA。

一、如何证实EVs和exosomes中存在circRNA?

RT-PCR实验检测胞外囊泡中的circRNA(-RT:表示未经过逆转录的的对照组)

结论:提取的EVs中确实有circRNA的表达,这里选择的6个circRNA是在其他研究中报道确实存在的。

二、如何证明提取分离的颗粒就是EVs和exosomes?

1.电镜观测存在典型的“杯状”囊泡结构

2.nanosight纳米颗粒示踪技术(NTA)检测EVs粒径分布和浓度

结论:NTA检测结果显示提取物粒径主要分布在100nm左右,符合EVs和exosomes的特征

3.质谱法鉴定提取的EVs中的蛋白成分,并对这些蛋白进行GO富集分析。

将exosomes”GO条目中蛋白(约2736种)与质谱检测的蛋白进行比对发现大部分蛋白是重叠的,说明提取物含有成分主要是囊泡和外泌体相关蛋白,间接证明其提取的为exosomes。

蓝色圆圈代表“胞外exosomes”GO条目中的约2736种蛋白,绿色圆圈代表提取外泌体中排名前100的蛋白质。两者大部分蛋白发生重叠,表明提取的EVs主要是囊泡和外泌体。

蛋白质谱法鉴定表达量前5名的基因对应的GO条目,可以看出都归类在外泌体和囊泡组分,表明提取的确实是囊泡结构。

理论上,circRNA和其对应的线性mRNA应等量进入微囊泡中去。但如果circRNA包裹进微囊泡中主要是清除降解作用,那么circRNA量将大于其线性RNA。那么真实情况究竟如何?作者分别在3种细胞中和分离的外泌体中检测4个circRNA分子及其对应mRNA的表达水平,非常有趣的是,发现外泌体中circRNA表达量大于其对应的mRNA,而外泌体中mRNA的表达水平低于细胞中mRNA表达水平,说明大部分circRNA进入到外泌体中,证明了作者的先前推测,circRNA可能是通过进入到外泌体或胞外囊泡的方式进行清楚。

RT-PCR实验:3种细胞中检测4个circRNA分子及其对应mRNA的表达水平,外泌体中circRNA表达量大于其对应的mRNA,而外泌体中mRNA的表达水平低于细胞中mRNA表达水平,说明大部分circRNA进入到外泌体中。

细胞与胞外囊泡中circRNA及mRNA表达水平的相对表达值定量

细胞与胞外囊泡中circRNA及mRNA表达水平的相对表达值计算公式

参考文献

Lasda E, Parker R. Circular RNAs Co-Precipitate with Extracellular Vesicles: A Possible Mechanism for circRNA Clearance.[J]. Plos One, 2016, 11(2).

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