外泌体生物发生是什么及其工作原理What Is Exosome Biogenesis and How Does It Work? - Biology Insights

环球医讯 / 外泌体知识来源:biologyinsights.com美国 - 英语2025-12-04 02:57:29 - 阅读时长3分钟 - 1035字
外泌体是由细胞释放的直径30-150纳米的微小囊泡,通过脂质双层膜包裹蛋白质、RNA等分子作为"货物"在细胞间传递信息,其生物发生始于内体系统,经内吞作用形成早期内体,成熟为含腔内囊泡的多泡体后释放至细胞外;这一过程对免疫调节、神经保护及组织修复至关重要,但异常时可促进癌症转移或传播帕金森病等神经退行性疾病的错误折叠蛋白,因此在疾病诊断(如液体活检)和靶向药物递送领域具有重大应用价值,为理解细胞通讯机制提供了关键视角。
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外泌体生物发生是什么及其工作原理

外泌体概述

外泌体是细胞释放的微小膜包被囊泡,直径通常在30至150纳米之间。其结构包含源自细胞膜的脂质双层膜,膜内包裹着多样化的生物分子集合,称为"货物"。这些货物包括蛋白质、脂质以及信使RNA(mRNA)和微小RNA(miRNA)等多种核酸。这种分子负载使外泌体能够在细胞间传递特定信号和信息,参与多种生物过程。外泌体几乎存在于所有体液中,包括血液、尿液和唾液,便于科学家进行研究。

外泌体的形成过程

外泌体的形成过程称为外泌体生物发生,始于细胞的内体系统。该过程包含多个连续步骤,确保细胞信息的精准包装和释放。

这一过程始于内吞作用,即细胞将外部环境部分或细胞表面膜成分摄入内部,形成早期内体——这是质膜向内出芽产生的初始囊泡,作为内化货物的分选站。随着早期内体成熟,它们转化为晚期内体,也称为多泡体(MVB)。在此成熟过程中,晚期内体膜向内出芽,在腔内形成更小的囊泡,即腔内囊泡(ILV);含多个ILV的晚期内体即为MVB。这些ILV的组装受复杂机制调控,包括运输必需的内体分选复合物(ESCRT)蛋白。

特定分子(如蛋白质和各类RNA)被主动分选并装载到发育中的ILV内。这种选择性包装确保未来外泌体向靶细胞传递精准信息。例如,四跨膜蛋白(tetraspanins)家族可引导货物进入MVB并影响外泌体分泌。装载货物后,MVB向细胞质膜移动。当MVB与质膜融合时,其内部ILV被释放到细胞外空间,此时释放的ILV即被称为外泌体,可迁移并与其它细胞相互作用。

外泌体形成的意义

理解外泌体形成对正常生理功能和多种疾病进展均具重要意义。外泌体作为信使参与健康细胞间通讯,在免疫应答、组织再生及细胞废物清除中发挥作用。例如,少突胶质细胞释放的外泌体可向神经元递送保护性蛋白质和RNA,促进神经保护。

外泌体形成异常或货物改变与多种疾病相关。在癌症中,外泌体可通过促进肿瘤细胞增殖、转移及影响肿瘤微环境助力疾病扩散;在帕金森病等神经退行性疾病中,外泌体可运输错误折叠蛋白,导致疾病在细胞间传播。各类疾病状态下均观察到外泌体特征的变化。

研究外泌体生物发生机制还为科研与应用开辟新途径。外泌体携带的特定内容物可作为疾病检测的生物标志物,常被称为"液体活检"。例如,癌症患者外泌体内容物可揭示肿瘤进展信息。研究人员正探索设计外泌体用于靶向药物递送,或调控外泌体生成以治疗疾病,利用其天然携带分子并靶向特定细胞的能力。

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