今天給各位新進外泌體領域的朋友第二期基礎知識介紹。

經常被一些朋友詢問外泌體或微囊泡等細胞外囊泡的起源于發(fā)生，以及為什么選擇CD63、CD9、CD81 以及TSG101、HSP70、ALIX等作為外泌體或者細胞外囊泡的標志物。更有一些新入門的朋友疑惑這些標志物蛋白到底是僅存在于囊泡里還是細胞里也有。針對這些問題，hzangs今天參考已有的綜述簡要介紹一下細胞外囊泡的不同起源及涉及到的內容物分選系統(tǒng)。

先放一張圖給大家看：

外泌體和微囊泡的起源區(qū)分和可能的共同點

外泌體和微囊泡具有不同的生物發(fā)生過程，同時它們的發(fā)生過程又都涉及膜運輸過程。外泌體起源于質膜循環(huán)途徑中的膜腔或早期胞內體，這些膜腔或早期胞內體會向內凹陷形成管腔內膜泡（ILV），進一步發(fā)展成為多泡小體（MVB），多泡小體在細胞內分子馬達的牽引下與細胞表面融合，最終分泌出去。而微囊泡直接起源于質膜，在質膜上直接向外出芽并與胞體脫離形成囊泡。 其實這種命名仍然是有一些問題的，因為細胞外囊泡生物合成途徑可能根據生產細胞類型而不同。例如，T細胞主要從細胞表面產生具有外泌體特征的細胞外囊泡，而這一過程可能是與管腔內囊泡和多泡小體的形成共用了一些分子機器和組裝機制。這里只是給大家一個特殊的例子，大家知道就好，目前主要的分類方法還是按照起源位置不同來區(qū)分。

外泌體和微囊泡內容物的合成和裝載

外泌體和微囊泡都具有十分豐富的內容物，這些內容物包括很多種類的蛋白質和RNA。這些內容物通常是在各自通常存在的位置被合成出來，再由分子機器運送到特定的地點，之后通過內容物的聚集和出芽，最終通過特定的分子機器切割形成閉合膜結構。

外泌體生物合成相關的分子機器

在成熟為MVE的過程中，外泌體在胞內體的內腔中作為ILV產生，該過程涉及特定的分選機器。這些機械裝置首先將貨物分離到MVE的特定區(qū)域內，一般稱之為微域，隨后向內萌發(fā)和分裂含有隔離胞質溶膠的小膜囊泡。ESCRT復合體是膜形成和斷裂的驅動器。 ESCRT復合體以一定的順序發(fā)揮功能，首先ESCRT0和ESCRTI將泛素化的跨膜貨物亞基限制在MVE的限制性膜的微域中同時造成膜結構的變形，并通過ESCRTII募集執(zhí)行該微域萌芽和切割的ESCRT-III復合體。ESCRT機制在ILV生物發(fā)生中的作用和一些ESCRT亞單位在外泌體中的存在是的我們可以通過操縱ESCRT組分來了解和調節(jié)外泌體的形成。學者們通過siRNA技術靶向ESCRT復合體和相關蛋白的多個組分的揭示了該家族的成員在外泌體生成中的各種角色。它們的失活影響分泌的效率或分泌的組成，這些研究表明一些ESCRT組分可以選擇性作用于MVB和ILV亞群，將這些MVB作為外泌體進行釋放。經典的ESCRT通路可以與syntenin和ESCRT輔助蛋白ALG2相互作用蛋白X（ALIX;也稱為程序性細胞死亡6β相互作用蛋白）相互作用，并橋接ESCRT-III亞基液泡蛋白分選相關蛋白32（VPS32;也被稱為CHMP4），最終執(zhí)行囊泡的切割功能，形成一個封閉的囊泡。另一方面，有學者將ESCRT復合體敲除，但是依舊發(fā)現會有含有CD63標志物的外泌體釋放發(fā)生。這說明外泌體也可以以ESCRT非依賴的方式形成。第一個ESCRT非依賴性的機制是中性II型鞘磷脂酶產生神經酰胺。然后神經酰胺可以允許產生膜的子域，在這些膜上依靠自己的結構改變膜的曲度。另外tetraspanin（四次跨膜蛋白）家族的蛋白已經顯示出調節(jié)參與ESCRT依賴性和ESCRT非依賴性的囊泡內容物分選。這些蛋白之一是CD63，還有四跨膜蛋白CD81和CD9也直接參與各種貨物向外泌體的分選。 最近的研究發(fā)現CD81的結構類似于錐形，其中可以容納膽固醇分子，這些四次跨膜蛋白聚集也可能促進了膜曲度的變化。

現在來回答經常被問及的問題：

1.  為什么會選擇CD63、CD9、CD81 以及TSG101、HSP70、ALIX等作為外泌體或者細胞外囊泡的標志物。

其實看過上面的內容相信大家也就差不多明白了。 這些蛋白標志物其實最初是通過純化細胞外囊泡然后通過質樸分析發(fā)現的存在于細胞外囊泡的一些高豐度蛋白，因此也就開始逐漸將他們作為細胞外囊泡標志物。其實這里是有一定的道理的，CD63、CD9、CD81三個蛋白都是四次跨膜淡白家族的成員，他們直接參與了細胞外囊泡內容物的分選，TSG101是ESCRT復合體相關的蛋白，ALIX直接涉及到了膜泡在形成過程中切割脫離質膜形成獨立膜結構的過程。

2.  細胞外囊泡標志性蛋白是細胞外囊泡上獨有的么？

這個問題的答案當然是否定的。這些標志物蛋白其實主要是涉及到了囊泡的形成和分泌過程，多數是膜蛋白或者是ESCRT復合體成員及其相關蛋白，他們產生于細胞中，定位于胞內的膜結構附近，因此細胞中自然也會存在。只是因為細胞外囊泡的形成依賴于這些分子，因此這些分子在囊泡中發(fā)揮功能，因此在囊泡中豐度要明顯比細胞中更高一些。因此各位新朋友們，再雜蛋白的時候看到細胞裂解液樣品中雜到CD63等外泌體標志物，不要再來問我了哦。

PS：這里提示一下。細胞外囊泡雖然是脫離細胞存在的結構，但它們畢竟都是細胞起源的，目前確實沒有看到報道說細胞外囊泡具有特異性的細胞沒有的蛋白，另一方面由于細胞外囊泡的亞群無論是大小還是密度還是表面標志性蛋白都多多少少有所重疊，所以目前沒有太好的辦法來拿到非常純的囊泡亞群。因此按照一些綜述的討論，目前更建議大家講自己分離得到的囊泡稱作為small extracellular vesicle （sEV），也就是小細胞外囊泡。

今天就先介紹這些吧。

編輯：土豆