【2017-34期】This Week in Extracellular Vesicles
本周hzangs在最新文献中选取了10篇分享给大家，其中9篇提供中文摘要。第1篇主要介绍了一种可以定量分析囊泡摄取和运输的标记方法，相信这个方法对未来的囊泡研究具有一定的促进意义。第4篇介绍了空气污染颗粒物与细胞外囊泡释放及内容物变化的联系，研究方法值得我们学习和借鉴。第7、8、10篇都多多少少涉及到细胞外囊泡的内容物分选及囊泡释放机制，这是目前研究较少的方向，值得大家了解了解。其余各文章都各具特色，大家按需取用。相关文章的原文都在论坛同名贴下，需要的可以到论坛下载.
1. Fluorescence labelling of extracellularvesicles using a novel thiol-based strategy for quantitative analysis ofcellular delivery and intracellular traffic.基于硫醇的荧光标记策略标记细胞外囊泡用于定量分析囊泡在细胞间的递送和细胞内的运输。 [Nanoscale] IF=7.76 PMID：28880029
摘要：包括外泌体在内的细胞外囊泡是细胞释放的纳米级具膜囊泡，许多类型细胞都会产生和释放。作为细胞外实体，它们具有与相邻细胞和远距离组织相互作用并影响生理过程的能力，他们涉及许多疾病，包括肿瘤发生和神经变性。目前也有很多研究集中在将他们开发成生物治疗药物的递送载体。目前研究者们对细胞外囊泡与受体细胞相互作用以影响细胞生理学和递送大分子等有效载荷的探索还处于早期阶段。这些研究中经常遇到的一个重大挑战是如何使用荧光探针直接或间接标记细胞外囊泡，以允许在不影响其功能的情况下进行可视化研究和分析。在这里，我们提出了基于硫醇的荧光标记方法，这一标记方法允许研究者们使用共焦显微镜综合分析活细胞中前列腺癌释放的细胞外囊泡的细胞摄取过程。以这种方式标记细胞外囊泡并不影响它们的大小，同时我们的研究中发现对其诱导肺成纤维细胞向肌成纤维细胞分化的能力没有影响。对于胞吞作用分析，关键内吞蛋白的消耗和化学抑制剂（Dynasore，EIPA，Rottlerin和IPA-3）的使用表明，细胞膜流体相内吞作用和巨胞饮作用参与了细胞外囊泡的内化过程。连续6个小时的观法研究发现，细胞外囊泡被摄取后，与细胞中溶酶体共同定位越来越多，这暗示内化后细胞外囊泡的可能去向。总体而言，这种方法为分析细胞外囊泡的细胞动力学提供了新的手段，为研究细胞外囊泡的摄取和物质递送铺平了道路。
PS：细胞外囊泡的标记是目前一个比较大的挑战，传统的商业化亲脂染料可能带来一定的假阳性，同时不利于长期实验观察；CD63-荧光蛋白标记需要使用特定的病毒侵染，很多朋友可能不具备这样的条件，同时该方法周期长。本文则介绍了一种基于体外标记的研究方法，结合作者开发的技术可以定性和定量分析细胞外囊泡的摄取和去向，感兴趣的朋友可以关注一下。
2. Prophage-triggered membrane vesicleformation through peptidoglycan damage in Bacillus subtilis.噬菌体通过诱导肽聚糖细胞壁损伤引发的膜泡形成会损伤枯草芽孢杆菌。 [Nat Commun] IF=11.33 PMID：28883390
摘要：细菌释放的胞膜外囊泡在各种生物过程中发挥着重要作用。然而，革兰氏阳性细菌由于具有由厚细胞壁包围的单个细胞质膜，因此它们的胞膜外囊泡的形成机制尚不清楚。这里我们使用活细胞成像和电子冷冻断层扫描来研究枯草芽孢杆菌中胞膜外囊泡的形成机制。我们发现噬菌体编码的细胞内溶素在细胞中表达后能够在肽聚糖细胞壁中产生孔。通过这些开口，细胞质膜材料突出到细胞外空间中并作为胞膜外囊泡释放。由于膜完整性的丧失，这些细胞最终会死亡。产生囊泡的细胞通过释放的内溶素作用诱导相邻细胞中的胞膜外囊泡的形成。我们的结果认为：内溶素可能对于细菌中的胞膜外囊泡的形成非常重要，并且该机制可能具有应用于产生生物医学和纳米技术中使用的胞膜外囊泡的潜力。。
PS：细菌同样会形成一些细胞外囊泡，革兰氏阴性菌的囊泡形成相对比较容易理解，但是革兰氏阳性菌由于具有较厚的细胞壁，因此其膜泡的形成原理还不是很清楚，这篇文章的作者介绍了噬菌体诱导的革兰氏阳性菌——枯草芽孢杆菌形成胞膜外囊泡的原理。
3. Proteomic profiling of sweat exosomesuggests its involvement in skin immunity.蛋白质组学分析汗液外泌体组分表明汗液外泌体与皮肤免疫相关。 [J InvestDermatol] IF=6.92 PMID：28899687
摘要：健康的人类皮肤能够维持有效的免疫防御机制，由与皮肤免疫系统的不同细胞组分协调的复杂的物理和化学表皮屏障形成。然而，皮肤细胞如何在健康和疾病背景下调节局部免疫稳态的机制尚不清楚。为了研究外泌体是否存在汗液，我们从有氧运动后的健康个体收集汗液样本。通过差速离心法分离出汗液中的外泌体，通过透射电子显微镜观察，通过动态光散射测定，并通过免疫印迹证实。之后，进行了LC-MS / MS分析以研究汗液外泌体的蛋白质组图谱。人体汗液中检测到分泌的外泌体。汗液外泌体中共鉴定了1062个蛋白质，其中与汗液蛋白质组学相比有997个不同的蛋白质，与尿液、唾液、血浆外泌体对比有896个独特的蛋白质。在汗液外泌体中发现了多种抗菌肽和免疫相关因子，这表明外泌体参与了皮肤免疫。这项研究提供了外泌体存在于人类汗水中的直接证据。汗液外泌体蛋白质组学分析丰富了汗液的特征，同时表明了汗液外泌体在皮肤免疫中潜在的生理学意义。
PS：国内学者发表的一篇关于汗液中是否存在外泌体及汗液外泌体蛋白成分分析的文章，这篇文章第一次报道了汗液中外泌体的存在。
4. Extracellular vesicle-packaged miRNArelease after short-term exposure to particulate matter is associated withincreased coagulation.在悬浮颗粒（PM）中短暂暴露后细胞释放的细胞外囊泡包裹的miRNA与血栓形成相关。 [Part FibreToxicol] IF=8.65 PMID：28899404
摘要：暴露于颗粒物质（PM）与心血管疾病发病率增加和凝血功能增加有关，但这些关联的基因分子机制还不清楚。肥胖可能增加对PM暴露的不利影响的易感性，加剧对心血管疾病的影响。在体液中传播并在组织之间转移微小RNA（miRNAs）的胞外囊泡（EVs）可能在PM引起的心血管风险中起重要作用。我们试图确定空气动力学直径≤10μm（PM10）的PM水平是否与纤维蛋白原水平，EV释放和EVs（EV-miRNA）的miRNA含量的变化相关，我们从SPHERE研究中调查了1630例超重/肥胖受试者。短期暴露于PM10（抽血前一天）与通过纳米粒子跟踪分析定量的EV的释放增加相关，尤其与通过流式细胞术表征来自单核细胞/巨噬细胞成分（CD14 +）和血小板（CD61 +）的EV相关。我们首先通过QuantStudio™12 K Flex实时PCR系统对883个受试者进行了分析，并通过定制的miRNA平板验证了前40个EV-miRNA。 9个EV-miRNA（let-7c-5p;miR-106a-5p; miR-143-3p; miR-185-5p; miR-218-5p; miR-331-3p; miR-642-5p;miR-652 -3p; miR-99b-5p）在PM10暴露反应中下调，综合网络分析表明这些miRNAs在心血管疾病中发挥作用。 PM10暴露与纤维蛋白原水平升高显着相关，9个下调的EV-miRNA中有5个是PM10暴露与纤维蛋白原水平之间的调控因子。细胞外囊泡研究开辟了研究空气污染暴露对健康不利影响的新途径。细胞外囊泡具有成为PM敏感性标记物的潜力，并且作为连接PM暴露与增加的凝结物的事件中的潜在分子机制，其经常与暴露和CVD发展相关。
PS：通过研究PM对血浆细胞外囊泡水平及内容物的影响剖析了空气污染与心脑血管疾病及血栓形成的潜在机制。
5. Extracellular matrix-derived extracellularvesicles promote cardiomyocyte growth and electrical activity in engineeredcardiac atria.在工程修复的心脏心房中细胞外基质里的细胞外囊泡能够促进心肌细胞生长和电活动。 [Biomaterials] IF=8.39 PMID：28898757
摘要：细胞外基质（ECM）是为心脏组织的适当再生提供的必要微环境中的重要成分。然而，导致ECM介导的心脏再生的具体机制尚不清楚。为了阐明潜在的机制，我们使用电子显微镜研究了心脏ECM的超结构。有趣的是，我们从脱细胞的右心房样本中观察到大量微囊泡。 RNA和蛋白质分析显示这些囊泡中含有外泌体蛋白和微小RNA（miRNA），我们在此称之为ECM衍生的细胞外囊泡（ECM-EVs）。来自ECM-EVs的特异性miRNAmiR-199a-3p通过抑制同源域纯蛋白（HOPX）表达和增加GATA结合4（Gata4）乙酰化促进分离的新生儿心肌细胞和窦淋巴结细胞的细胞生长。为了确定机制，我们敲除了Gata4，miR-199a-3p的作用收到了抑制，这一结果表明miR-199a-3p需要Gata4的存在才能促进新生儿心肌细胞和窦淋巴结细胞中的细胞增殖。为了进一步探索这种miRNA的作用，我们分离出新生儿心脏细胞，并将其细胞转化为心房ECM，即工程心房。miR-199a-3p介导了心肌细胞和窦淋巴结细胞群体的富集，并且改善了工程心房中窦淋巴结细胞的心电图信号活性。miR-199a-3p的反义RNA能够消除工程心房中miR-199a-3p的这些作用。我们进一步在Ang II输注的窦性淋巴结功能障碍动物模型中施加miR-199-3p处理的心脏细胞显着改善并恢复了电活动。总之，这些结果提供了ECM的关键作用的明确证据，它表明ECM不仅提供了心脏组织生长的支架，同时还通过ECM衍生的miR-199a-3p促进心房电功能。
PS：目前大量的文章报道都集中在分离的细胞外囊泡功能方面。这篇文章则是从组织中发现了特定细胞外基质中存在的大量囊泡的功能，虽然最后依旧落脚到miRNA上，但是也是由一定亮点的，值得大家学习一下。
6. UBR2 Enriched in P53-/- mBMMSC-ExosomePromoted Gastric Cancer Progression via Wnt/β-catenin Pathway.在P53敲除的小鼠骨髓间充质干细胞来源的外泌体中UBR2会富集并通过Wnt/β-actenin信号通路促进胃癌细胞的进展。 [Stem Cells] IF=5.90 PMID：28895255
PS：江苏大学徐文荣老师等人的又一新作，徐老师做外泌体相关的内容还是很多的，大家可以关注一下。
7. Mutant huntingtin inhibits αB-crystallinexpression and impairs exosome secretion from astrocytes.突变的huntingtin能够抑制αB-晶状蛋白的表达并影响星形胶质细胞外泌体的分泌释放。 [J Neurosci] IF=5.92 PMID：28893927
摘要：在大脑中，星形胶质细胞分泌调节神经元功能和活力的多种物质。通过形成多泡体产生的囊泡并随后与质膜融合的外泌体也通过胞吐作用从星形胶质细胞释放。星形胶质细胞来源的外泌体携带有热休克蛋白，可以减少误折蛋白的细胞毒性并防止神经变性。尽管突变型亨廷顿蛋白（mHtt）影响星形胶质细胞的多种功能，但是仍然不知道mHtt是否会损害星形胶质细胞的外泌体的产生。我们发现mHtt不存在于星形胶质细胞外泌体内，但可降低HD140Q敲入（KI）小鼠星形胶质细胞的外泌体释放。 N末端mHtt在核中积累并形成聚集体，导致外泌体从培养的星形胶质细胞中分泌减少。与体外结果一致，在存在大量核mHtt聚集体的雌性和雄性HD KI小鼠纹状体中，分泌的外泌体显着减少。相反，将星形胶质细胞外泌体注入HD140Q KI小鼠的纹状体可降低mHtt聚集体的密度。此外，星形胶质细胞中的mHtt能够通过减少Sp1与αB-晶状蛋白（一种胶质细胞中大量存在的小热激蛋白，它可以介导外泌体的释放）基因的增强子的相互作用来降低其蛋白丰度，影响外泌体释放。重要的是，αB-晶状体蛋白的过表达可以挽救HD140Q KI小鼠纹状体中的HD星形胶质细胞以及mHtt的聚集，恢复外泌体的释放。我们的研究结果表明，mHtt降低星形胶质细胞中αB-晶状蛋白的表达，以降低亨廷顿病人脑中的外泌体分泌，促进亨廷顿病人脑中的非细胞自主神经毒性。
PS：亨廷顿舞蹈症是一种神经变性性疾病，是蛋白突变造成蛋白在神经元中过量聚集造成的。文章介绍了亨廷顿蛋白突变对星形胶质细胞外泌体释放的影响，从新的角度解释了亨廷顿症的发病机制。
8. Caspase-8 controls the secretion ofinflammatory lysyl-tRNA synthetase in exosomes from cancer cells. 在肿瘤细胞中Caspase-8调控炎症相关lysyl-tRNA合成酶通过外泌体的分泌过程。 [J CellBiol] IF=8.72 PMID：28611052
摘要：控制蛋白质合成的氨基酰基tRNA合成酶（ARS）可以分泌并在细胞外空间中具有不同的活性，但是其分泌机制尚不清楚。该研究描述了ARS赖氨酰-tRNA合成酶（KRS）的分泌途径以及这种过程如何通过胱天蛋白酶活性调节，这与其他蛋白质的非常规分泌有关。我们发现KRS从可以引发炎症反应的结肠直肠癌细胞外泌体中进行分泌。 Caspase-8切割KRS的N末端，从而暴露位于KRS C末端的PDZ结合基序。合成素与KRS的暴露的PDZ结合基序结合，促进从多tRNA合成酶复合物解离的KRS的外分泌。由癌细胞释放的含KRS的外泌体能够诱导巨噬细胞迁移，其分泌的TNF-α和切割的KRS对这些活性有显着的贡献，这一发现阐释了caspase-8可能促进炎症的新机制。
PS：文章介绍了特定的tRNA合酶通过外泌体进行非正常分泌的机制，其中涉及到了部分囊泡内容物筛选的内容，建议相关领域的朋友关注一下。
9. Novel Organelles with Elements ofBacterial and Eukaryotic Secretion Systems Weaponize Parasites of Drosophila.一种混合了细菌和真核生物分泌系统的新型胞外细胞器，它是寄生蜂攻击果蝇的武器。 [Curr Biol] IF=8.98 PMID：28889977
摘要：寄生蜂是一种广泛用于生物防治的高度多样化昆虫，这一群体在进化上无疑是十分成功的，他们的成功建立在与其宿主相冲突的各种生命史策略上。黑腹果蝇是Leptopilina属寄生蜂的天然宿主。 L. boulardi（Lb）攻击黑腹果蝇会激活NF-κB介导的体液和细胞免疫。血液中炎症细胞动员并包囊Lb的卵和胚胎形成异质瘤。 L.异质瘤杀死果蝇幼虫的血细胞并积极抑制免疫反应。研究已经发现寄生蜂毒液中的斑点病毒样颗粒（VLPs）与寄生蜂能够成功寄生于果蝇有关，但VLP及其生物性质的组成仍然不是很清楚。我们的蛋白质组学研究表明，VLPs缺乏病毒外壳蛋白，但具有真核细胞运输系统，具有免疫原性，包裹有以前未知的蛋白质。这些蛋白质将Lh与Lb VLP区分开;一些对Lh VLP特异性的蛋白质具有与细菌分泌系统蛋白质的序列相似性。丰富的Lh VLP表面和尖峰蛋白p40的结构信息分析揭示了其与革兰氏阴性菌3型分泌系统的针尖侵袭素蛋白SipD和IpaD具有相似性，后者能够破坏免疫屏障并将毒力因子递送到哺乳动物细胞。我们的研究表明，Lh VLP代表一类新的细胞外细胞器，并与真核生物释放的微囊泡和细菌表面分泌系统具有相似的蛋白质递送途径。鉴于其混合的原核和真核的性质，我们提出术语混合策略细胞外囊泡（MSEV）来取代VLP。
PS：一篇介绍寄生蜂毒液中特化的细胞外囊泡的文章，比较专业的文章，该领域的朋友可以关注一下。
10. Rab24 interacts with the Rab7/Rabinteracting lysosomal protein complex to regulate endosomal degradation.Rab24与Rab7/Rab相互作用并于溶酶体蛋白复合体相互作用调控内体的降解。 [Traffic] IF=3.72 PMID：27550070
PS：介绍Rab24在溶酶体内体代谢途径中作用的文章，涉及到了囊泡的摄取后的处理机制，大家适当了解一下。
今天的整理就到这里。希望大家可以有所收获。大家下周见！
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