子科生物報道：近日，國際細胞分子生物學(xué)領(lǐng)域期刊《cellular and molecular life sciences》在線發(fā)表了上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院肖華課題組與合作者的研究論文《激動劑誘導(dǎo)的細胞外囊泡有助于將功能性蛙皮素受體亞型3轉(zhuǎn)運到受體細胞》（agonist-induced extracellular vesicles contribute to the transfer of functional bombesin receptor-subtype 3 to recipient cells）。生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院2019級博士研究生王澤源和項目助理吳樂昊為該論文的共同第一作者，生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院肖華教授與藥學(xué)院張巖副教授為該論文的共同通訊作者。
該研究發(fā)現(xiàn)，在穩(wěn)定表達蛙皮素受體亞型3（brs-3）的細胞中，激活brs-3會使細胞分泌含有功能性brs-3的細胞外囊泡顯著增加，并且細胞外囊泡能夠攜帶brs-3進入受體細胞，使brs-3重新上膜行使功能。進一步的蛋白質(zhì)組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，細胞分泌細胞外囊泡受到了rhoa信號通路的調(diào)控，從而揭示了brs-3經(jīng)細胞外囊泡的新命運，為g蛋白偶聯(lián)受體(gpcr)研究提供了新思路。
作為七次跨膜的蛋白受體，gpcr是重要的藥物作用靶點，當其被激活后通常有兩條經(jīng)典命運：重新回到細胞膜上，或者靶向溶酶體降解。但是，隨著研究的不斷深入，有證據(jù)顯示gpcr可以進入細胞外囊泡中，并隨著細胞外囊泡進入受體細胞中，在受體細胞中發(fā)揮功能，但相關(guān)研究較少且不夠深入，特別是針對像brs-3這樣的孤兒受體則更是鮮有報道。brs-3屬于蛙皮素受體家族，廣泛表達于中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周組織等，在調(diào)節(jié)胰島素分泌、能量平衡等方面起著關(guān)鍵作用。因此，研究人員首先探討了孤兒受體brs-3能否進入細胞外囊泡中，并且細胞外囊泡攜帶的brs-3是否可以進入受體細胞發(fā)揮功能。
研究人員首先以穩(wěn)定表達brs-3的細胞為研究對象，發(fā)現(xiàn)使用brs-3的外源性配體將其激活后，可以刺激細胞分泌更多的細胞外囊泡，但當使用抑制劑抑制brs-3的活性后會使該現(xiàn)象消失，說明細胞分泌細胞外囊泡數(shù)量的顯著增加是由于brs-3被激活引起的。隨后，研究人員將brs-3-egfp質(zhì)粒轉(zhuǎn)入細胞中，當使用配體刺激細胞后，可以在細胞外囊泡中檢測到綠色熒光，表明細胞外囊泡中含有brs-3。進一步將該細胞外囊泡和野生型受體細胞共孵育，在受體細胞中也可以檢測到熒光信號，證明細胞外囊泡攜帶的brs-3進入到了受體細胞中。當通過配體和抑制劑共同刺激受體細胞后，發(fā)現(xiàn)受體細胞可以產(chǎn)生brs-3依賴的信號通路，證明細胞外囊泡攜帶的brs-3在受體細胞中能夠發(fā)揮功能。
圖1.激活hek293-brs-3細胞會增加其細胞外囊泡的分泌
為探究該現(xiàn)象背后的機理，研究人員開展了蛋白質(zhì)組學(xué)分析，對穩(wěn)定表達brs-3細胞在被激活或者抑制后分泌的細胞外囊泡進行了定量蛋白質(zhì)組學(xué)研究，揭示了與brs-3激活和抑制相關(guān)的異常蛋白和信號通路，并對潛在信號通路進行了驗證。實驗結(jié)果表明，穩(wěn)定表達brs-3的細胞分泌細胞外囊泡的過程受到了rhoa信號通路的調(diào)控，加入rhoa信號通路抑制劑之后，顯著降低了brs-3激活引起的細胞外囊泡分泌。因此，當brs-3被激活后刺激了rhoa信號通路，進而促進細胞分泌細胞外囊泡。以上研究結(jié)果揭示了孤兒受體brs-3經(jīng)細胞外囊泡的新命運，并利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)了brs-3的新作用機制，為揭示其它gpcr與細胞外囊泡之間的聯(lián)系提供了研究范式。
圖2.抑制rhoa信號通路導(dǎo)致hek293-brs-3細胞分泌的細胞外囊泡減少