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发表于 2019-4-12 11:28:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 Johnny 于 2019-4-12 11:30 编辑

Nature子刊:山东省立医院研究发现调控外泌体分泌的Rab27a上游调控蛋白KIBRA


外泌体是直径30-150 nm的纳米囊泡,参与多种细胞外功能,如免疫功能、代谢调节、肿瘤转移和神经变性。外泌体从早期内体的出芽发展而来,早期内体又形成包含腔内囊泡(ILVs)的多泡体(MVB)。然后一些MVBs与质膜(PM)融合将ILVs释放到细胞外环境即为外泌体。或者,一些MVBs被递送到溶酶体,它们的货物(例如蛋白质)被降解并且部分降解产物被再循环利用。精确调节外泌体分泌对于正常的细胞间通讯至关重要。

直接控制外泌体分泌和运输的分子机制已经有广泛的研究了。最近的研究已经确定了不同细胞类型中外泌体生物合成和分泌的几种基本调节因子。已经证明转运蛋白(例如HRS和Tsg101)、脂质(例如神经酰胺)和四跨膜蛋白(例如CD81和CD9)所需的内体分选复合物通过调节MVB生物发生来调节外泌体分泌。一些Rab GTP酶(例如,Rab11、Rab27和Rab35)也调节外泌体释放,可能通过影响MVBs向脂膜的转运或对接。此外,可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子-附着蛋白受体复合物有助于两个不同的细胞内区室对接后脂质双层的融合。然而,外泌体调节因子的上游尚不清楚。

KIBRA(kidney and brain expressed protein)主要在肾脏和记忆相关的大脑区域中表达,其在各种细胞过程中起到支架蛋白的作用,例如细胞极性、细胞迁移和膜运输。在果蝇中,遗传学研究已经确定KIBRA是Hippo信号通路的调节因子,其在肿瘤发生中发挥重要作用。在神经元中,KIBRA在调节α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑-丙酸酯受体运输中起关键作用,参与调解突触可塑性和学习能力。据报道,KIBRA通过与动力蛋白轻链1的相互作用调节早期内体的长程转运,动力蛋白轻链1是细胞质动力蛋白的组分。此外,KIBRA敲低(KD)通过抑制aPKC激酶活性加速顶端蛋白向细胞表面的胞吐作用。然而,KIBRA在调节外泌体或细胞外囊泡(EV)分泌中的潜在作用尚未阐明。

最近,山东省立医院的杜怡峰老师与王永祥老师课题组在Nature Communications杂志上发表文章。研究表明,缺乏KIBRA可显著降低EVs的分泌,并增加体外和体内细胞中MVBs的大小和数量。


敲除KIBRA导致细胞中MVBs的数量和内含的腔内囊泡(ILVs)增多
KIBRA敲除时,调节MVBs与脂膜对接的小GTP酶Rab27a的表达在蛋白质水平显著下调,但mRNA水平无变化。此外,Rab27a的蛋白质降解可以通过蛋白酶体抑制剂lactacystine(Lac)恢复,但不能通过溶酶体抑制剂bafilomycin A1(Baf)恢复。该研究分别通过免疫荧光染色和交叉免疫沉淀(交叉IP)实验进一步证实KIBRA与Rab27a的共定位和结合。Rab27a通过与KIBRA相互作用而稳定,KIBRA通过泛素蛋白-蛋白酶体途径阻止Rab27a的泛素化和降解。总之,该研究得出结论,KIBRA作为适体样蛋白,在稳定Rab27a免于降解方面起着重要作用,而后者又调节外泌体分泌。

KIBRA在调节外泌体分泌中的作用模型示意图。KIBRA稳定Rab27a并使其不被泛素化。敲除KIBRA增加Rab27a蛋白酶体降解,从而抑制外泌体分泌

最近有证据表明外泌体可能在神经退行性疾病中发挥潜在作用,其中共同的核心特征是特定错误折叠蛋白的聚集和沉积,例如淀粉样蛋白-β、tau、朊病毒和α-突触核蛋白。据报道,含有易聚集蛋白的外泌体可能促进错误折叠的蛋白质从一个脑区扩散到另一个脑区,从而可能加速疾病进展。另一方面,外泌体可能有助于将过量或过时的细胞蛋白质从中枢神经系统转运到外周器官中进行降解。KIBRA与Rab27a在控制外泌体分泌中的相互作用可能参与神经退行性疾病的发生和发展,尽管KIBRA是否赋予神经退行性疾病保护性或破坏性作用仍不清楚。记忆相关基因变异的全基因组筛选确定KIBRA与大规模认知正常队列中更好的记忆表现有关。然而,KIBRA rs17070145的T等位基因与晚发性阿尔茨海默病的关系仍然是矛盾的。总之,该研究表明控制外泌体分泌的KIBRA可能在未来阐明KIBRA在大脑中的其他潜在功能。鉴于已知EVs在各种细胞功能中发挥关键作用,与EVs分泌有关的确切分子机制值得进一步探索。

参考文献:
Lin Song, Shi Tang, Xiaolei Han, Ziying Jiang, Lingling Dong, Cuicui Liu, Xiaoyan Liang, Jixin Dong, Chengxuan Qiu, Yongxiang Wang & Yifeng Du. KIBRA controls exosome secretion via inhibiting the proteasomal degradation of Rab27a  Nature Communications volume 10, Article number: 1639 (2019)
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