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【J Extracell Vesicles】外泌体中的蛋白质组学与脂质组学研究

High-resolutionproteomic and lipidomic analysis of exosomes and microvesicles from differentcell sources.

J Extracell Vesicles 

研究背景:胞外囊泡extra cellular vesicles,包括外泌体和细胞微泡)广泛存在于体液和细胞培养液中,其内涵的RNA被认为是一种新型的生物标志物,而且某些特定类型的胞外囊泡还被用于临床治疗。详细了解细胞外囊泡的生化组成(蛋白和脂质),界定可反映原细胞组成的囊泡内容物范围将进一步推动其在临床诊断治疗中的应用。

样本来源: U87人类胶质母细胞瘤细胞(U87 glioblastoma cells), Huh7肝癌细胞(Huh7 hepatocellular carcinoma cells)以及骨髓间质干细胞(human bone marrow-derived mesenchymal stem cells

技术:Label-free蛋白组学

        (iBAQ,三次生物学重复

          非靶向脂质组学

        (三次生物学重复+两次技术重复

研究结果:

1、作者分6天分别取样,采用微分超速离心法(当前EV纯化的黄金标准方法)分离MVs和外泌体。利用LC-MS/MS分析蛋白质组,非靶向MS/MS ALL分析脂质组。共鉴定到3531个蛋白质组,以及21类共1961种脂质。

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Figure 1. Workflow of EV preparation and mass spectrometry. 

2、对分离的外泌体和MVs的质量进行检测发现:分离的外泌体和MVs大小有部分重合但却有不同的蛋白偏好性,此外不同来源的EVs其内涵的蛋白种类也有差异。

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Figure 2. Quality control of EV preparations. 

3、癌细胞(Huh7和U87)来源的外泌体中蛋白组相近,但MVs中蛋白组差异较大;此外MSC来源的外泌体蛋白组和MVs蛋白组相似度较高,但与癌细胞来源的外泌体和MVs蛋白组差异较大(Fig. 3a-c)。与蛋白组数据不同的,不同来源样品中的脂质组更加相似(R2=0.41-0.93)。深入分析发现与U87细胞相比,Huh7和MSC细胞来源的外泌体脂质组更相似一些(Fig. 3d-f);这暗示着细胞外囊泡中蛋白与脂质的富集是没有关联的。

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Figure 3. Proteinand lipid sorting into EVs are not linked.  

4、分别对外泌体和MVs共有蛋白质组(常见蛋白质组)进行GO分析(Fig. 4)和聚类分析,结果显示:细胞外囊泡的类型(外泌体或者胞外微泡)和来源(U87、Huh7或者MSC细胞)都会影响其内涵蛋白质组的类别。

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Figure 4. Over-represented protein pathways depend on vesicletype. 

5、作者对细胞外囊泡中的脂质组的丰度(Fig. 6)与类别(Fig. 7)进行了深入分析,发现:(1),囊泡中的脂质丰度头基类别,脂肪酸链的长度和饱和度都有关系;(2),细胞外囊泡的类型和来源都会影响其内涵脂质组的类别。

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Figure 6. Lipid enrichment in EVs correlates with head groupcharge and fatty acid tail length and saturation. 

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 Figure 7. Lipid class enrichment in EVs depends on vesicletype and source cell type.  

小编心得:

本文是一篇典型的应用组学技术分析生物组成的文章,分别利用蛋白质组学脂质组学对现今医学研究的热点——外泌体及细胞微泡(合称细胞外囊泡)的生化组成进行的分析,对其中的蛋白质与脂质进行了全面的定性定量分析,发现蛋白质种类与脂质类别都与其来源细胞存在关联性。他们的研究为外泌体生物标志物研究及其临床应用提供了强有力的理论支撑。

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