【新手福利】初识 外泌体 三
本周的周总结会在周日准时发送给大家。今天给各位新进外泌体领域的朋友第三期基础知识介绍。今天主要科普一下RNA exosome complex 和 exosomes两个概念的区别,以及解释我们在外泌体鉴定时为什么要做WB、电镜和NTA这三个实验。纯文字,大家可能感觉比较枯燥。但是相信我,读完之后你会对这个领域的理解更深一层。
1、区分 RNA exosome complex 和 exosomes的正确姿势
相信很多新手朋友难以理解这两个概念。简单来说,这就是生物学特色,两波科学家分别把自己研究的东西命名成了exosome。其实这两个概念一点关系都没有,只是同名了!就好比你去快递点告诉师傅“我来取张伟的快递。”,师傅挥手一指,“去吧,那里一堆张伟的快递,看看哪个是你的。”张伟有很多,但是每个都不一样。扯多了,我们来看一下两个东西在维基百科的介绍。
RNA exosome complex:又被称为PM/Scl复合物,是能够降解各种类型的RNA(核糖核酸)分子的多蛋白胞内复合物。该复合体在真核细胞和古细菌中均有发现,而在细菌中存在称为降解体的简单复合体具有类似的功能。该复合体的核心包含与其他蛋白质连接的六元环结构。在真核细胞中,该复合物存在于细胞质,细胞核,尤其是核仁中;不同的蛋白质在这些区室中与该复合物相互作用,调节复合物对特定细胞区室的底物RNA发挥降解活性。该复合体的底物包括信使RNA,核糖体RNA和许多种小RNA。 该复合体具有外切核酸酶活性功能,这意味着它从一端(在这种情况下是3'端)开始降解RNA,在真核生物中该复合体同时具有一种内切核糖核酸酶功能,这意味着它可以在分子内的位点切割RNA。该复合体中的几种蛋白质是具有特异性自身免疫性疾病(特别是PM/Scl重叠综合征)患者中的自身抗体靶标。有研究表明一些肿瘤代谢疗法可能是通过阻断该复合体的活性而实现的。此外,该复合体的蛋白组分3的突变能够引起桥脑小脑发育不良。
Exosomes:是细胞衍生的具有膜结构囊泡,其存在于许多甚至是全部真核生物的体液中,包括血液、尿液以及细胞培养的培养液。另据报道,细胞外基质(ECM)中还存在一种囊泡亚群,被定义为基质结合纳米囊泡(MBVs)。 多数报道中的外泌体直径在30-100nm之间,比低密度脂蛋白(LDL)大,但比红血细胞等细胞结构小得多。 当多泡体与质膜融合或直接从质膜释放时,外泌体或者微囊泡等会一起从细胞释放。 越来越多的证据表明,外泌体具有特殊的功能,并在凝血,细胞间信号传导和细胞废弃物管理等过程中发挥关键作用。 外泌体的临床应用越来越受到关注。 外泌体可以用于预后检测,疾病治疗等多方面。
由此可知,RNA exosome complex是一个蛋白复合体,它在细胞内部发挥着降解RNA的功能;而exosomes是一种具有膜结构的囊泡,它存在于细胞外面,用于在细胞间传递生物分子等功能。一般情况下,当你在paper里看到 “exosome complex”和“RNA exosome”这些词时,基本就可以确定是RNA exosome complex了,而外泌体通常在paper里以复数词形式出现“exosomes”。诸如 exosome component 1 (或者后面是 2/3/4/5/6/7/8/9 诸如此类)等说的都是RNA exosome complex的蛋白组份。大家注意区分哦。
2、为什么外泌体鉴定要做NTA测粒径分布、电镜看形态、WB检测标志蛋白三个实验
主要原因有二。一、因为目前外泌体的分离手段很难获得十分纯净而且单一的外泌体样品,二、没有任何一个单一实验可以确定外泌体的存在。
先说分离方法,一直关注hzangs的周总结和各种科普贴的朋友应该有印象,之前曾经说过,目前任何一种方法分离的外泌体样品都不纯,都会多多少少携带杂质。比如超速离心和凝胶排阻层析都不能很好地去除血清中低密度脂蛋白颗粒,即使使用梯度密度离心也是一样。
再来看三种方法,电镜可以看到形态,但是之前曾给大家看过包括支原体、铁蛋白聚团、聚乙二醇蛋白聚团、溶酶体等的电镜图片它们形态很类似的; NTA是一种测算粒子群体直径分布和数量的计算方法,而观测靠的是粒子对光路的影响,这一方法不能反映粒子形态,无论你样品里是外泌体还是纳米微珠还是蛋白聚团,它都会算作粒子,因此也不能区分外泌体;WB是鉴定的是外泌体的一些标志物蛋白,但是目前的这些标志物蛋白只是会在外泌体里富集,而并不是外泌体所特有的,诸如CD63、ALIX等在细胞中都有,在一些细胞碎片、溶酶体、胞内体中也大量存在,只有WB结果,也不能说你的样品是外泌体,因为还可能是细胞碎片等杂质。
因为上述原因,所以国际细胞外囊泡协会才发布了一些指南,在指南中给定了这三个实验联合鉴定外泌体(或者说细胞外囊泡)的方法。三个实验是相互佐证的,其中的逻辑是这样的:使用电镜来观察你的样品中是否有与外泌体相似的经典结构,有经典结构说明你的样品中有外泌体或者与外泌体类似的如溶酶体、蛋白聚团、支原体等结构;WB检测发现样品中具有外泌体的标志物,那就一定程度上排除了溶酶体、蛋白聚团、支原体等情况,但依旧不知道你样品中整体情况,电镜和WB的连用只能证明你的样品中有外泌体,但是有多少、多不多这个整体情况没办法把握;所以就引入了NTA实验,NTA是为了反映你的外泌体样品中粒子的群体特征,它是跟电镜和WB相辅相成的。
最终电镜图用来显示你样品中的粒子是外泌体的经典结构,NTA用来反映你样品中的粒子直径分布也符合外泌体定义,而wb是为了证明你的外泌体样品确实富集有外泌体的标志物蛋白,而不是其他类似结构的标志物蛋白。三个实验在一起证明你的样品是外泌体样品。其实,更好的电镜检测手段应该是免疫电镜,不是常规的负染,由于免疫电镜很难操作,因此逐渐的人们开始只使用普通负染方法来实现电镜检测了。
好了,这一期的科普就扯到这里吧,大家好好消化一下。
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编辑:土豆
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