生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院肖華課題組合作揭示蛙皮素受體亞型3經(jīng)細(xì)胞外囊泡的新命運(yùn)
近日，國際細(xì)胞分子生物學(xué)領(lǐng)域知名期刊《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(xì)胞外囊泡有助于將功能性蛙皮素受體亞型3轉(zhuǎn)運(yùn)到受體細(xì)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(dá)蛙皮素受體亞型3（BRS-3）的細(xì)胞中，激活BRS-3會使細(xì)胞分泌含有功能性BRS-3的細(xì)胞外囊泡顯著增加，并且細(xì)胞外囊泡能夠攜帶BRS-3進(jìn)入受體細(xì)胞，使BRS-3重新上膜行使功能。進(jìn)一步的蛋白質(zhì)組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞分泌細(xì)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(xì)胞外囊泡的新命運(yùn)，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(dāng)其被激活后通常有兩條經(jīng)典命運(yùn)：重新回到細(xì)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(jìn)入細(xì)胞外囊泡中，并隨著細(xì)胞外囊泡進(jìn)入受體細(xì)胞中，在受體細(xì)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(dá)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(jìn)入細(xì)胞外囊泡中，并且細(xì)胞外囊泡攜帶的BRS-3是否可以進(jìn)入受體細(xì)胞發(fā)揮功能。
研究人員首先以穩(wěn)定表達(dá)BRS-3的細(xì)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(xì)胞分泌更多的細(xì)胞外囊泡，但當(dāng)使用抑制劑抑制BRS-3的活性后會使該現(xiàn)象消失，說明細(xì)胞分泌細(xì)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(xì)胞中，當(dāng)使用配體刺激細(xì)胞后，可以在細(xì)胞外囊泡中檢測到綠色熒光，表明細(xì)胞外囊泡中含有BRS-3。進(jìn)一步將該細(xì)胞外囊泡和野生型受體細(xì)胞共孵育，在受體細(xì)胞中也可以檢測到熒光信號，證明細(xì)胞外囊泡攜帶的BRS-3進(jìn)入到了受體細(xì)胞中。當(dāng)通過配體和抑制劑共同刺激受體細(xì)胞后，發(fā)現(xiàn)受體細(xì)胞可以產(chǎn)生BRS-3依賴的信號通路，證明細(xì)胞外囊泡攜帶的BRS-3在受體細(xì)胞中能夠發(fā)揮功能。
為探究該現(xiàn)象背后的機(jī)理，研究人員開展了蛋白質(zhì)組學(xué)分析，對穩(wěn)定表達(dá)BRS-3細(xì)胞在被激活或者抑制后分泌的細(xì)胞外囊泡進(jìn)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(jìn)行了驗證。實驗結(jié)果表明，穩(wěn)定表達(dá)BRS-3的細(xì)胞分泌細(xì)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(xì)胞外囊泡分泌。因此，當(dāng)BRS-3被激活后刺激了RhoA信號通路，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞分泌細(xì)胞外囊泡。以上研究結(jié)果揭示了孤兒受體BRS-3經(jīng)細(xì)胞外囊泡的新命運(yùn)，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(jī)制，為揭示其它GPCR與細(xì)胞外囊泡之間的聯(lián)系提供了研究范式。
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該研究得到了上海市自然科學(xué)基金、學(xué)校醫(yī)工交叉等項目支持。
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論文鏈接：
https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00018-021-04114-z
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