子科生物報道：近日，國際細胞分子生物學領域期刊《Cellular and Molecular Life Sciences》在線發(fā)表了上海交通大學生命科學技術(shù)學院肖華課題組與合作者的研究論文《激動劑誘導的細胞外囊泡有助于將功能性蛙皮素受體亞型3轉(zhuǎn)運到受體細胞》（Agonist-induced extracellular vesicles contribute to the transfer of functional Bombesin receptor-subtype 3 to recipient cells）。生命科學技術(shù)學院2019級博士研究生王澤源和項目助理吳樂昊為該論文的共同第一作者，生命科學技術(shù)學院肖華教授與藥學院張巖副教授為該論文的共同通訊作者。

該研究發(fā)現(xiàn)，在穩(wěn)定表達蛙皮素受體亞型3（BRS-3）的細胞中，激活BRS-3會使細胞分泌含有功能性BRS-3的細胞外囊泡顯著增加，并且細胞外囊泡能夠攜帶BRS-3進入受體細胞，使BRS-3重新上膜行使功能。進一步的蛋白質(zhì)組學分析發(fā)現(xiàn)，細胞分泌細胞外囊泡受到了RhoA信號通路的調(diào)控，從而揭示了BRS-3經(jīng)細胞外囊泡的新命運，為G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)研究提供了新思路。

作為七次跨膜的蛋白受體，GPCR是重要的藥物作用靶點，當其被激活后通常有兩條經(jīng)典命運：重新回到細胞膜上，或者靶向溶酶體降解。但是，隨著研究的不斷深入，有證據(jù)顯示GPCR可以進入細胞外囊泡中，并隨著細胞外囊泡進入受體細胞中，在受體細胞中發(fā)揮功能，但相關(guān)研究較少且不夠深入，特別是針對像BRS-3這樣的孤兒受體則更是鮮有報道。BRS-3屬于蛙皮素受體家族，廣泛表達于中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周組織等，在調(diào)節(jié)胰島素分泌、能量平衡等方面起著關(guān)鍵作用。因此，研究人員首先探討了孤兒受體BRS-3能否進入細胞外囊泡中，并且細胞外囊泡攜帶的BRS-3是否可以進入受體細胞發(fā)揮功能。

研究人員首先以穩(wěn)定表達BRS-3的細胞為研究對象，發(fā)現(xiàn)使用BRS-3的外源性配體將其激活后，可以刺激細胞分泌更多的細胞外囊泡，但當使用抑制劑抑制BRS-3的活性后會使該現(xiàn)象消失，說明細胞分泌細胞外囊泡數(shù)量的顯著增加是由于BRS-3被激活引起的。隨后，研究人員將BRS-3-eGFP質(zhì)粒轉(zhuǎn)入細胞中，當使用配體刺激細胞后，可以在細胞外囊泡中檢測到綠色熒光，表明細胞外囊泡中含有BRS-3。進一步將該細胞外囊泡和野生型受體細胞共孵育，在受體細胞中也可以檢測到熒光信號，證明細胞外囊泡攜帶的BRS-3進入到了受體細胞中。當通過配體和抑制劑共同刺激受體細胞后，發(fā)現(xiàn)受體細胞可以產(chǎn)生BRS-3依賴的信號通路，證明細胞外囊泡攜帶的BRS-3在受體細胞中能夠發(fā)揮功能。

圖1.激活HEK293-BRS-3細胞會增加其細胞外囊泡的分泌

為探究該現(xiàn)象背后的機理，研究人員開展了蛋白質(zhì)組學分析，對穩(wěn)定表達BRS-3細胞在被激活或者抑制后分泌的細胞外囊泡進行了定量蛋白質(zhì)組學研究，揭示了與BRS-3激活和抑制相關(guān)的異常蛋白和信號通路，并對潛在信號通路進行了驗證。實驗結(jié)果表明，穩(wěn)定表達BRS-3的細胞分泌細胞外囊泡的過程受到了RhoA信號通路的調(diào)控，加入RhoA信號通路抑制劑之后，顯著降低了BRS-3激活引起的細胞外囊泡分泌。因此，當BRS-3被激活后刺激了RhoA信號通路，進而促進細胞分泌細胞外囊泡。以上研究結(jié)果揭示了孤兒受體BRS-3經(jīng)細胞外囊泡的新命運，并利用蛋白質(zhì)組學技術(shù)發(fā)現(xiàn)了BRS-3的新作用機制，為揭示其它GPCR與細胞外囊泡之間的聯(lián)系提供了研究范式。

圖2.抑制RhoA信號通路導致HEK293-BRS-3細胞分泌的細胞外囊泡減少