Профилирование поверхностных белков простаты

Биология коммуникаций, том 5, Номер статьи: 1402 (2022) Цитировать эту статью

2343 Доступа

11 Альтметрика

Подробности о метриках

Внеклеточные везикулы (ВВ) являются медиаторами межклеточной коммуникации и перспективным классом биомаркеров. Поверхностные белки ЭВ играют решающую роль в установлении связи с клетками-реципиентами и являются предполагаемыми мишенями для диагностических исследований. Таким образом, анализ поверхностных белков может не только пролить свет на биологические функции ЭМ, но и помочь идентифицировать потенциальные биомаркеры. Мы разработали стратегию, сочетающую масс-спектрометрию высокого разрешения (HRMS) и анализы бесконтактного лигирования (PLA), чтобы сначала идентифицировать, а затем проверить поверхностные белки, обнаруженные на ЭМ. Мы применили наш рабочий процесс для исследования поверхностных белков небольших ЭВ, обнаруженных в семенной жидкости (SF-sEV). Мы идентифицировали 1014 поверхностных белков и подтвердили наличие их подмножества на поверхности SF-sEV. Наша работа демонстрирует общую стратегию глубокого анализа поверхностных белков ЭВ у пациентов и патологических состояний, начиная от объективного скрининга с помощью HRMS до сверхчувствительного целевого анализа с помощью PLA.

Внеклеточные везикулы (ВВ) представляют собой липидные двухслойные наночастицы, секретируемые большинством клеток. Существует три основные подгруппы ЭВ, которые классифицируются в зависимости от их размеров, биогенеза и плотности: (i) экзосомы, (ii) микровезикулы и (iii) апоптотические тельца. Экзосомы представляют собой малые ЭВ (sEV) размером от 30 до 150 нм, которые образуются в результате отпочкования эндосом внутрь, что приводит к образованию мультивезикулярных телец (MVB). MVB в конечном итоге сливаются с плазматической мембраной и высвобождают содержимое sEV во внеклеточный матрикс, а также в жидкости организма, где, как было показано, sEV играют решающую роль в межклеточной коммуникации1,2,3,4,5. Микровезикулы размером 100–800 нм и апоптотические тельца размером 200–5 мкм выделяются непосредственно из плазматических мембран жизнеспособных клеток и клеток, претерпевающих запрограммированную клеточную гибель, соответственно6. СЭВ, а также микровезикулы и апоптотические тельца могут опосредовать межклеточный транспорт для доставки молекулярных грузов, содержащих белки, липиды, малые РНК и другие виды РНК, а также фрагменты геномной ДНК1,7,8.

Недавние исследования показали, что содержание ЭВ различается в зависимости от их клеточного происхождения и, таким образом, они отражают клетки, из которых произошли. Анализ динамических вариаций отпечатков пальцев СЭВ может стать ценным средством отслеживания и мониторинга заболеваний9,10,11,12,13. Текущие молекулярные исследования и анализы, ориентированные на циркулирующие биомаркеры, в основном оценивают содержание РНК и липидов в циркулирующих СЭВ, но растет интерес также к изучению белкового состава СЭВ3. В частности, поверхностные белки ЭВ представляют большой интерес из-за их роли в установлении контакта с клетками-мишенями, что может приводить к их клеточному поглощению или слиянию с плазматической мембраной перед высвобождением их молекулярных грузов14.

СЭВ семенной жидкости (SF-sEV), также известные как простасомы, секретируются предстательной железой в семенную жидкость, где одной из их ключевых функций является прямое взаимодействие и защита сперматозоидов15,16,17. Слияние SF-sEVs с плазматической мембраной сперматозоидов необходимо для регуляции различных аспектов функции сперматозоидов, таких как подвижность и капацитация, одного из последних этапов созревания сперматозоидов, необходимых для приобретения оплодотворяющей способности18,19. SF-sEVs также участвуют во взаимодействии между клетками рака предстательной железы и их микроокружением20. Они признаны потенциальными биомаркерами мужского бесплодия21 и рака простаты22,23, однако мало что известно о клеточных механизмах, ведущих к их выработке, и о молекулярных путях, управляющих функциями SF-sEV.

Анализ белков на основе масс-спектрометрии (МС) является эффективным и широко используемым инструментом для характеристики белков ЭВ24,25. Данные, полученные с помощью MS, способствовали развитию онлайн-баз данных, таких как ExoCarta (www.exocarta.org)26 и Vesiclepedia (www.microvesicles.org), в которых перечислены белки, обнаруженные в ЭВ, включая sEVs27. Несколько биохимических методов были применены для анализа мембранных белков с низким содержанием в ЭВ на основе МС28. В частности, непроницаемые для мембран реагенты для химической дериватизации, такие как сульфо-NHS-SS-биотин, были использованы для изучения как белков клеточной поверхности29, так и поверхностных белков ЭВ из клеток рака поджелудочной железы30 и линии тучных клеток HMC-131.