Ett sätt som celler kommunicerar med varandra är genom utsöndring och upptag av extracellulära vesiklar (EV). Elbilar transporterar en mängd laster, inklusive proteiner, lipider och nukleinsyror. Deras upptag påverkar mottagarcellernas funktion genom att påverka signalprocesser och genuttryck.
Men trots omfattande studier av elbilar är lite känt om deras cellspecifika upptag av mottagarceller.
"Att förstå hur mottagarceller tar upp elbilar är avgörande för att dechiffrera de bredare mekanismerna som styr cell-till-cell-kommunikation i cellulära processer i både hälsa och sjukdom", förklarar Koshi Imami från RIKEN Center for Integrative Medical Sciences.
Imami och kollegor har nu utvecklat en ny metod för att spåra interaktionen mellan elbilar och mottagarceller. TurboID-EV-systemet fungerar genom att märka mottagarcellulära proteiner nära elbilar med biotin (vitamin B7). Forskningen är publicerad i tidskriften Analytical Chemistry .
"Till skillnad från traditionella tekniker som märker elbilar med fluorescerande proteiner eller använder mikroskopi, ger vår metod en global bild av proteiner som är involverade i EV-upptag och interaktioner inom mottagarceller", säger Imami.
Genom att identifiera de biotinmärkta proteinerna med hjälp av biokemisk anrikning och masspektrometri kan forskare få ledtrådar till de molekylära mekanismerna som ligger bakom EV-upptagningen.
Imami och kollegor uttryckte ett biotinligas som är konstruerat för att smälta samman med EV-membran i mänskliga embryonala njurceller utan att störa EV-sekretion. Genom att samla in utsöndrade TurboID-EV och inkubera dem med mottagarceller märkta med tunga aminosyror och kompletterade med biotin, kunde de undersöka biotinyleringshändelser som inträffar under upptagningen av elbilar.
Forskarna identifierade mer än 450 biotinylerade mottagarproteiner. De inkluderade välkända inblandade i processen genom vilken celler uppslukar externa ämnen för att få in dem. Teamet hittade också proteiner involverade i intracellulär transport och membranassocierade proteiner, vilket kan vara nyckeln för EV-upptag i denna modell.
Metoden kan anpassas för olika EV-subtyper och celltyper. "Mångsidigheten hos vårt system gör det möjligt för forskare att undersöka specificiteten hos EV-upptagningsmekanismer i många biologiska sammanhang", säger Imami.
Att upptäcka proteinerna som är involverade i upptag av elbilar kan öka vår förståelse av hur cancerceller sprids och hjälpa till att utveckla elbilsbaserade läkemedelsleveranssystem som riktar sig mot specifika celltyper.
Imamis team försöker nu tillämpa TurboID-EV-systemet på en musmodell för att förstå hur cancer sprider sig mellan organ. "Tumörhärledda elbilar är kända för att tas upp av organspecifika celler för att förbereda sig på att cancer sprids till nya organ", förklarar Imami. "Vi vill karakterisera funktionen hos dessa elbilar."
Mer information: Yuka Li et al, TurboID-EV:Proteomic Mapping of Recipient Cellular Proteins Proximal to Small Extracellular Vesicles, Analytical Chemistry (2023). DOI:10.1021/acs.analchem.3c01015
Journalinformation: Analytisk kemi
Tillhandahålls av RIKEN
