免疫细胞来源细胞外囊泡亚群的蛋白质组与脂质组特征分析:异质性生物发生与功能标记物的系统研究

《PROTEOMICS》:Proteomic and Lipidomic Profiling of Immune Cell-Derived Subpopulations of Extracellular Vesicles

【字体: 时间:2026年01月12日 来源:PROTEOMICS 3.9

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  本综述系统阐述了通过差速超速离心和密度垫离心分离的四种细胞外囊泡(EV)亚群(L-EVs LD、L-EVs HD、S-EVs LD、S-EVs HD)的蛋白质组和脂质组差异。研究鉴定了亚群特异性富集蛋白(如L-EVs LD富集线粒体蛋白TIMM/TOMM,S-EVs LD富集四跨膜蛋白及ESCRT机制蛋白)及脂质(如L-EVs中PE含量降低而神经酰胺升高),揭示了EV异质性与其生物发生的关联,为EV标志物开发及功能研究提供了关键分子基础。

  
细胞外囊泡(EVs)作为细胞间通讯的关键介质,在生理和病理过程中发挥重要作用。然而,由于EVs的高度异质性,区分其亚群的标志物仍十分有限。本研究通过结合差速超速离心(L-EVs:16,500 × g;S-EVs:118,000 × g)和密度垫离心(低密度LD:1.079–1.146 g/mL;高密度HD:1.146–1.185 g/mL),从人肥大细胞(HMC-1)和单核细胞(THP-1)中分离出四种EV亚群,并系统分析了其蛋白质组和脂质组特征。
EV亚群的形态与基本特征
透射电镜(TEM)和Western blot结果显示,四种EV亚群在形态、尺寸和蛋白标志物表达上存在显著差异。L-EVs LD含有更多大型囊泡,且线粒体蛋白(如TOMM20、IMMT)富集;L-EVs HD中细胞骨架相关蛋白(如KIFs)显著增多;S-EVs LD富含四跨膜蛋白(CD9、CD63、CD81)和ESCRT机制蛋白;而S-EVs HD则富集组蛋白、补体因子等常见污染物。这些差异提示不同亚群可能源于不同的生物发生途径。
蛋白质组异质性揭示亚群特异性标志物
通过TMT-LC-MS/MS定量分析,共鉴定到5364种蛋白质。主成分分析(PCA)显示,L-EVs与S-EVs在蛋白质组层面显著分离,而LD与HD亚群在THP-1来源的EVs中区分更明显。进一步分析发现:
  • L-EVs LD独特富集线粒体相关蛋白(如TIMM/TOMM复合物、MICOS复合物亚基)和内质网蛋白,提示其可能与线粒体来源囊泡相关;
  • L-EVs HD富含细胞质和细胞骨架蛋白,尤其是与 cytokinesis 相关的蛋白(如KIF23、PRC1);
  • S-EVs LD中四跨膜蛋白、ADAM10和ESCRT机制蛋白显著富集,支持其经典的外泌体特征;
  • S-EVs HD则富集组蛋白、补体因子和分子伴侣CCT复合物,可能反映蛋白 corona 或污染物吸附。
    值得注意的是,多种膜运输相关蛋白(如APs、COPs、TRAPPCs)在所有亚群中均一表达,构成了EV的核心蛋白质组。
脂质组分析显示亚群间脂质分布差异
脂质组学分析共定量107种脂质。PCA表明,L-EVs与S-EVs的脂质组成相对相似,但某些脂类在亚群间分布不均:
  • 磷脂酰乙醇胺(PE)在L-EVs LD中含量显著低于其他亚群;
  • 神经酰胺(Cer)在L-EVs中普遍富集,而鞘磷脂(SM)在S-EVs中更丰富;
  • 磷脂酰胆碱(PC)和磷脂酰肌醇(PI)在THP-1来源EVs中占主导。
    这些脂质差异可能与囊泡膜的刚性、 curvature 及稳定性有关,进而影响EV的功能。
ADAM10与四跨膜蛋白共定位于S-EVs
通过纳米流式细胞术验证,ADAM10与CD9、CD63、CD81在S-EVs表面共表达,且Triton X-100处理可破坏该信号,证实其位于囊泡膜结构上。这一发现提示ADAM10可能通过四跨膜蛋白网络调控EV的生物学功能。
研究意义与展望
本研究首次在免疫细胞来源的EV亚群中系统比较了蛋白质组与脂质组,揭示了亚群特异性分子特征。这些标志物不仅有助于区分EV亚群,还为理解其生物发生机制、开发疾病诊断标志物及EV-based疗法提供了重要依据。未来研究需进一步探索不同亚群的功能异质性及其在疾病中的特异性作用。
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