盡管纖毛已經(jīng)為科學(xué)家們了解了100多年，但直到最近才認(rèn)識(shí)到纖毛在生理學(xué)中起著重要作用。實(shí)際上，每個(gè)細(xì)胞都有一個(gè)初級(jí)纖毛，該纖毛的功能是感應(yīng)流體流動(dòng)，將化學(xué)信號(hào)傳遞給其他細(xì)胞并控制細(xì)胞的生長。纖毛功能的缺陷會(huì)導(dǎo)致一類稱為纖毛病的疾病，包括多囊腎，原發(fā)性睫狀運(yùn)動(dòng)障礙和Bardet-Biedl綜合征。

細(xì)胞外囊泡(EVs)是帶有蛋白質(zhì)，脂質(zhì)和核酸的復(fù)雜貨物的膜結(jié)合載體，在遠(yuǎn)距離細(xì)胞通訊中起作用，但是纖毛如何促進(jìn)EV的產(chǎn)生在科學(xué)界尚不清楚。南卡羅來納州醫(yī)科大學(xué)(MUSC)研究人員的最新研究成果于11月6日在線發(fā)表在《生物化學(xué)雜志》上，該研究表明原發(fā)纖毛約占腎小管細(xì)胞和纖毛操縱產(chǎn)生的小型EV的60%長度會(huì)影響電動(dòng)汽車的生產(chǎn)。此外，電動(dòng)汽車的蛋白質(zhì)含量取決于纖毛的長度而有很大差異。

“多年來，人們一直以為電動(dòng)汽車代表著垃圾處理系統(tǒng)，這是電池?cái)[脫不需要的東西的一種方式。但是我認(rèn)為，很明顯，小型(50-150nm)電動(dòng)汽車是主要的電動(dòng)汽車之一。細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制。”醫(yī)學(xué)博士Joshua H. Lipschutz，亞瑟·威廉姆斯(Arthur V. Williams)主席兼MUSC腎臟病學(xué)部主任說。“這是哺乳動(dòng)物細(xì)胞中第一個(gè)真正的證明，外泌體是外顯體，外泌體是外顯體，外泌體是外顯體，外泌體是外顯體，外泌體的大小相似，但在細(xì)胞的多囊體中形成。”

纖毛形成的關(guān)鍵組成部分(纖毛生成過程)之一是囊泡，囊泡是一種高度保守的八蛋白復(fù)合物，最早在酵母中發(fā)現(xiàn)。先前的研究表明，囊外復(fù)合物成分5(EXOC5)的丟失(構(gòu)成囊外的八種蛋白質(zhì)之一)會(huì)導(dǎo)致纖毛非常短或沒有產(chǎn)生。相反，EXOC5表達(dá)的增加導(dǎo)致纖毛延長。

在他們目前的工作中，Lipschutz及其同事將這些數(shù)據(jù)進(jìn)一步向前邁進(jìn)了一步，并研究了囊泡對(duì)電動(dòng)汽車生產(chǎn)的貢獻(xiàn)。他們比較了三類細(xì)胞：正常的腎細(xì)胞，丟失EXOC5的腎細(xì)胞和比正常細(xì)胞多的EXOC5。所有這三個(gè)組之間都存在顯著差異。丟失EXOC5的細(xì)胞的纖毛非常短或缺失，并且產(chǎn)生的EV更少。另一方面，制造更多EXOC5的細(xì)胞的纖毛更長，并且產(chǎn)生的電動(dòng)汽車明顯更多。在這些不同條件下對(duì)電動(dòng)汽車的蛋白質(zhì)含量進(jìn)行的分析顯示出巨大差異，這表明這些電動(dòng)汽車向其他細(xì)胞發(fā)出信號(hào)的能力在每種條件下都不同。

研究人員隨后擴(kuò)展了他們的工作。他們生成的腎細(xì)胞失去了鞭毛內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白88(IFT88)的表達(dá)，鞭毛內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白88(IFT88)也需要適當(dāng)?shù)睦w毛形成。這些電池再次顯示出EV產(chǎn)量的減少，就像在EXOC5減少的條件下看到的那樣。最后，研究人員制造了一只在近端腎小管腎細(xì)胞中特異耗竭了EXOC5的小鼠，結(jié)果表明，從這些小鼠的尿液中分離出的EV與正常小鼠的EV 具有不同的蛋白質(zhì)含量，并且在細(xì)胞系中觀察到許多相同的變化。

Lipschutz說：“令人興奮和令人驚訝的是，這么多小型電動(dòng)汽車似乎都是外來體，因?yàn)槔w毛僅占細(xì)胞膜的0.2%，但卻是電動(dòng)汽車生產(chǎn)的主要驅(qū)動(dòng)力之一。”

總之，Lipschutz及其同事將哺乳動(dòng)物原發(fā)纖毛的存在和長度與電動(dòng)汽車生產(chǎn)聯(lián)系在一起。EXOC5或IFT88的丟失會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生較少EV的纖毛變短，而EXOC5的存在會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生更多EV的纖毛變長。重要的是，在這些各種電動(dòng)汽車中發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)非常不同。這對(duì)不僅限于腎臟的細(xì)胞間通訊具有重要意義。

Lipschutz說：“這些囊泡不僅存在于尿液中，而且還可能存在于血液中，并且可能在包括癌癥在內(nèi)的許多系統(tǒng)的生物學(xué)中發(fā)揮作用。”

因?yàn)榇蠖鄶?shù)細(xì)胞具有初級(jí)纖毛，所以纖毛的缺陷會(huì)影響許多不同的組織類型。未來，Lipschutz計(jì)劃與MUSC的其他研究人員合作，檢查纖毛受損的其他組織(包括眼和心臟組織)中的EV。

“ 20年前人們在寫作的這些細(xì)胞器就像細(xì)胞器的附錄一樣，是進(jìn)化的產(chǎn)物，不僅是機(jī)械傳感器和化學(xué)傳感器，而且還參與制造了大部分與細(xì)胞信號(hào)有關(guān)的電動(dòng)汽車。” Lipschutz。“我認(rèn)為我們正在發(fā)現(xiàn)越來越多的纖毛，它們含有500到1000種蛋白質(zhì)，并且它們的重要性。”