Exosomes的生物学特征及其在细胞间信号转导中的作用VIP免费

生物物理学报2013年12月第29卷第12期：919．924ACTAB10PHYSICASlNlcAVo1．29No．12Dec．2013：919．924Exosomes的生物学特征及其在细胞间信号转导中的作用www．cjb．org．ca赵晨阳1,2,3，孙维佳，一，张鹏飞，-，常彦忠，李英贤z1．河北师范大学生命科学学院，石家庄050024；2．中国航天员科研训练中心，航天医学基础与应用国家重点实验室，北京1000943．中国科学院大学生命科学学院，北京100049收稿日期：2013．08—28；接受日期：2013．11-11基金项目：国家自然科学基金项f(31170811，10979025，31271225)通讯作者：常彦忠，电话：(010)62329253，E．mail：chang7676@163．com李英贤，电话：(010)66365761，E-mml：yingxianli@aliyun．tom摘要：Exosomes是一种可以由多种类型细胞分泌的、直径在30-100nm的膜性小泡。新近研究表明，exosomes能够通过自身携带的蛋白与靶细胞膜表面的受体结合，还可与靶细胞膜融合。使靶细胞获得新的蛋白分子及膜泡包裹的蛋白、mRNA和microRNA分子，以实现细胞之间的通讯，从而影响靶细胞中的信号通路。因此，exosomes作为介导细胞．细胞间通讯过程的新形式，越来越受到研究者的重视。文章就exosomes的最新研究进展做一综述，阐述了exosomes的主要特征、生物合成和分泌、生物功能及其在细胞间信号转导中的作用。同时，就exosomes作为生物标记分子和治疗工具的潜在临床应用前景进行了展望。关键词：Exosomes；信号转导；microRNAs；生物标记分子中图分类号：Q28D0I：10．3724／SP．J．1260．20l3．30126引言细胞通讯使得细胞能够接收到其它细胞发来的信号，并能够准确无误地发挥功能，这对于多细胞机体的发育、免疫适应，以及组织内不同细胞类型之间功能的协调十分重要。细胞之间可以通过可溶性因子进行细胞通讯，粘附分子介导的细胞．细胞相互作用可以连接邻近的细胞，使得配体一受体介导表面分子的转运[】；隧道纳米管可以使得细胞表面分子及细胞质内的分子发生转运[2]。最近研究表明，exosomes在细胞问的信号转导中也发挥着重要作用。Exosomes的主要特征Exosomes有着特殊的结构和形态特征：为磷脂双分子层结构，外膜上含有磷脂酰丝氨酸，直径在30～100nlrl之间，电镜下观察呈杯状，在蔗糖梯度中浮力密度在1．10～919生物物理学报2013年第29卷第12期1．21咖L之间【3】。Exosomes的蛋白质组学分析结果显示，不同类型的细胞和体液(血液、牛乳汁和尿)中，exosomes膜上或泡内含有相同的标记蛋白分子，这些分子来自细胞质、质膜及高尔基体和内质网的生物膜【3j。典型的exosomes标记蛋白有：四跨膜蛋白超家族，如CD9、CD63和CD81；细胞质蛋白，如肌动蛋白(actin)、钙磷脂结合蛋白fannexins)、Rab蛋白；参与生物合成的分子，如凋亡连接基因2相互作用蛋白Xfapoptosis．1inkedgene2-interactingproteinX，ALIX)、肿瘤易感基因101的蛋白质ftumorsusceptibilitygene101，TSGIO1)、热休克蛋白(heatshockproteins，HSPs)70和90[3I4]。Exosomes还含有细胞类型特异的标记蛋白，这些蛋白分子由分泌exosomes的细胞所决定[31。Exosomes能够包裹信使RNA(mRNAs)、小的非编码RNA(microRNAs)及线粒体DNA(mtDNA)，并转运到其它细胞中发挥生物学作用q。Exosomes所包裹的这些内容物也是细胞类型特异的_5_。Exosomes的生物合成和分泌Exosomes在多种细胞内的多泡体(multivesicularbodies，MVBs)中形成。首先，MVBs的膜内陷形成管腔内泡(intraluminalvesicles，ILVs)，进而MVBs和质膜融合，释放到细胞外环境中的ILVs即为exosomes[~。Exosomes上的蛋白分子可以体现它们的胞内起源，这些分子包括ALIX、CD63和TSG101。Exosomes膜有特殊的脂质组成，富含像胆固醇、神经酰胺和鞘脂的脂类，其中，神经酰胺参与了ILVs向MVBs中的出芽。因此，阻断参与神经酰胺合成的神经鞘磷脂酶2(neutralsphingomyelinase2，nSMase2)会抑制exosomes的合成嘲。Exosomes包含的蛋白RABGTP酶、钙磷脂结合蛋白、细胞骨架蛋白(如肌动蛋白)、粘附分子和四跨膜蛋白超家族(CD81、CD82、CD63)则参与膜的运输。Exosomes分泌的最后一步(MVBs和质膜的融合过程)有SNAREfsolubleNSFattachmentproteinreceptor)蛋白的参...