전립선의 표면 단백질 프로파일링

커뮤니케이션 생물학 5권, 기사 번호: 1402(2022) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

세포외소포(EV)는 세포간 의사소통의 중재자이자 유망한 종류의 바이오마커입니다. EV의 표면 단백질은 수용자 세포와의 연결을 설정하는 데 결정적인 역할을 하며 진단 분석의 추정 표적입니다. 따라서 표면 단백질 분석은 EV의 생물학적 기능을 밝히고 잠재적인 바이오마커를 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다. 우리는 먼저 EV에서 발견된 표면 단백질을 식별하고 검증하기 위해 고해상도 질량 분석법(HRMS)과 근접 결찰 분석법(PLA)을 결합한 전략을 개발했습니다. 우리는 정액(SF-sEV)에서 발견되는 소형 EV의 표면 단백질을 조사하기 위해 워크플로우를 적용했습니다. 우리는 1,014개의 표면 단백질을 식별하고 SF-sEV 표면에 이들 중 일부의 존재를 확인했습니다. 우리의 작업은 HRMS에 의한 편견 없는 스크리닝부터 PLA를 통한 초민감 표적 분석에 이르기까지 환자 및 병리학적 상태 전반에 걸쳐 EV의 표면 단백질에 대한 심층 분석을 위한 일반적인 전략을 보여줍니다.

세포외 소포(EV)는 대부분의 세포에서 분비되는 지질 이중층 나노입자입니다. EV의 세 가지 주요 하위 그룹은 크기, 생물 발생 및 밀도에 따라 분류됩니다: (i) 엑소좀, (ii) 미세소포체, (iii) 세포사멸체. 엑소좀은 30~150 nm 사이의 크기를 갖는 소형 EV(sEV)로, 엔도좀의 내부 발아에 의해 생성되며, 이는 다포체(MVB)의 생성으로 이어집니다. MVB는 궁극적으로 원형질막과 융합하여 sEV 함량을 세포외 기질과 체액으로 방출합니다. 여기서 sEV는 세포간 의사소통에서 중요한 역할을 하는 것으로 나타났습니다1,2,3,4,5. 크기 범위가 100-800 nm인 미세소포와 크기 범위가 200 nm-5 μm인 세포사멸체는 각각 생존 가능한 세포와 ​​프로그램된 세포 사멸을 겪는 세포의 원형질막에서 직접 배출됩니다6. sEV, 미세소포 및 세포사멸체는 단백질, 지질, 소형 RNA 및 기타 RNA 종과 게놈 DNA 단편을 포함하는 분자 화물의 전달을 위한 세포간 수송을 중재할 수 있습니다.

최근 연구에 따르면 EV의 함량은 세포 계통에 따라 다르므로 EV가 유래한 세포를 반영한다는 사실이 입증되었습니다. sEV 지문의 동적 변화에 대한 분석은 질병9,10,11,12,13을 추적하고 모니터링하는 귀중한 수단을 제공할 수 있습니다. 순환하는 바이오마커에 초점을 맞춘 현재의 분자 연구 및 분석은 주로 순환하는 sEV의 RNA 및 지질 함량을 평가하지만, sEV의 단백질 구성을 조사하는 데에도 관심이 증가하고 있습니다. 특히 EV의 표면 단백질은 표적 세포와의 접촉을 확립하는 역할로 인해 큰 관심을 끌고 있으며, 이는 분자 화물이 방출되기 전에 세포 흡수 또는 원형질막과의 융합으로 이어질 수 있습니다.

프로스타좀으로도 알려진 정액 sEV(SF-sEV)는 전립선에서 정액으로 분비되며, 여기서 주요 기능 중 하나는 정자 세포와 직접 상호 작용하고 보호하는 것입니다15,16,17. SF-sEV와 정자 원형질막의 융합은 수정 능력을 획득하는 데 필요한 정자 성숙의 마지막 단계 중 하나인 운동성 및 용량화와 같은 정자 세포 기능의 다양한 측면을 조절하는 데 필요합니다. SF-sEV는 또한 전립선암 세포와 미세환경 사이의 상호작용에도 연루되어 있습니다. 이들은 남성 불임21 및 전립선암22,23에서 잠재적인 바이오마커로 인식되지만, SF-sEV 기능을 구동하는 분자 경로와 생산을 이끄는 세포 메커니즘에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다.

질량 분석법(MS) 기반 단백질 분석은 EV 단백질을 특성화하는 데 효율적이고 널리 사용되는 도구입니다. MS에서 생성된 데이터는 sEV를 포함하여 EV에서 발견되는 단백질을 나열하는 ExoCarta(www.exocarta.org) 및 Vesiclepedia(www.microvesicles.org)와 같은 온라인 데이터베이스 개발에 기여했습니다. EVs28에서 풍부함이 적은 막 단백질의 MS 기반 분석을 위해 여러 가지 생화학 기술이 적용되었습니다. 특히 설포-NHS-SS-비오틴과 같은 화학적 유도체화를 위한 비막 투과성 시약은 췌장암 세포 및 HMC-1 비만 세포주에서 세포 표면 단백질과 EV 표면 단백질을 모두 연구하기 위해 구현되었습니다.