专栏名称: exosomes
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探索频道:外泌体出征记

exosomes  · 公众号  · 医学  · 2017-06-19 23:17

正文

这次要跟大家汇报的是一篇来自《 nature communications 》的文献,题目叫做《 Pyruvate kinase type M2 promotes tumour cell exosomerelease via phosphorylating synaptosome-associated protein 23 》。

一看题目,言简意赅,这次 M2 型丙酮酸激酶是主角,磷酸化的突触相关蛋白 23 是帮凶,目的是使肿瘤细胞内的外泌体得以释放,相信研究外泌体的各位一定跟小编一样有兴趣往下看吧。

看着标题就觉得作者的故事还是比较有趣的。丙酮酸激酶是什么?这可是糖酵解过程中的主要限速酶之一,有 M 型和 L 型两种同工酶, M 型又有 M1 M2 亚型。通常拿来做啥? M1 分布于心肌、骨骼肌和脑组织; M2 分布于脑及肝脏等组织。 L 型同工酶主要存在于肝、肾及红细胞内。心肌细胞坏死后, PK 释放入血, PK 的测定可用于诊断心肌梗死。而突触相关蛋白 23 呢,它属于突触蛋白的一员,是一组与突触小泡相关的具有神经元特异性的磷酸蛋白质家族。几乎存在于所有的突触颗粒的表面,并且与细胞骨架结合。可以被钙调蛋白和 cAMP 依赖性的蛋白激酶磷酸化。

突触相关蛋白 23 的出现看上去倒是与外泌体释放息息相关,只是丙酮酸激酶多少显得有些古怪,看看作者这故事是怎么讲的吧。

在进入正文以前,让我们先来熟悉一下文中 经常出现的缩写单词吧:

1. OA oleanolic acid ,齐墩果酸

2. EGF epidermal growth factor ,表皮生长因子

3. PKM2 pyruvate kinase type M2 M2 型丙酮酸激酶

4. SNAP-23 synaptosome-associated protein 23 ,突触相关蛋白 23

图一、外泌体的释放需要高水平的有氧糖酵解

作者开门见山,首先就先论证外泌体释放需要能量,需要有氧糖酵解。

A&b&c. 作者通过扫描电镜确认肿瘤细胞会分泌外泌体,并通过 WB 验证外泌体膜上特异蛋白加以佐证。

D&e&f. 接着作者发现,肿瘤细胞释放的外泌体明显比正常细胞多,而且释放与糖代谢水平呈正相关。

G&h&i. 接着就是上调下调实验。作者通过 OA 抑制、 EGF 促进糖代谢,发现外泌体的释放速度与其直接相关。

图二、 PKM2 在肿瘤细胞外分泌中起重要作用

接着作者就开始深入研究为什么糖酵解会和外泌体释放挂上钩呢。

A-f. 作者回顾既往研究,发现 PKM2 可能存在相关性。于是应用图一相同手法进行验证并得到阳性结果。

G-i. 接着通过下调肿瘤细胞内 PKM2 水平,上调正常细胞内 PKM2 水平论证 PKM2 与外泌体释放的相关性。

J-l. 最后作者对 PKM2 的有效结构式进行研究,发现促进二聚体形成( pTyr )可以使其功能化,而形成四聚体( FBP and serine )抑制其功能。

图三、 PKM2 的促外泌体释放作用与 SNAP-23 有关

既然已经成功论证了一个位点,那接下来就要挖出与他相关的整条通路了。

a. 这里作者又引入了 SNAP-23 ,在开始论证以前,肯定是要先说明 SNAP-23 有意义,通过比较肿瘤细胞与非肿瘤细胞中磷酸化的 SNAP-23 水平,发现高外泌体分泌的细胞中 p-SNAP3 也高。

b-c. 接着抑制 SNAP-23 ,发现外泌体水平下降了,而且高 PKM2 也不能发挥作用,说明 SNAP-23 在其下游。

图四、 PKM2 在释放外泌体时与 SNAP-23 产生关联

已经讨论出了两个位点,那就该进一步说明他们在什么时候,什么位置发生作用了。

a. 作者取外泌体碎片进行分析, WB 发现其碎片中(主要是膜碎片) SNAP-23 、磷酸化的 PKM2 水平都很高。

b&c. 进一步的免疫荧光和免疫共沉淀共同论证了上述两者在外泌体中的位置十分相近,存在着关联,提示两者产生关联可能是在外泌体分泌时发生。

图五 & 图六 & 图七、磷酸化的 SNAP-23 调节细胞外分泌

a. 作者再次论证 PKM2 SNAP-23 的关系,通过上调及下调实验发现,高水平的







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