The system for transporting RNA into Extracellular Vesicles (Exosomes)

细胞外囊泡

miRNA(微RNA)是一种小型非编码RNA,在基因的转录后调控中起着重要的作用。miRNA影响各种生理过程和疾病,如癌症、心脏病、神经退行性疾病等。miRNA存在于细胞内,但也可以被包装在细胞外小泡(EV)如外泌体和微囊泡中,并在细胞外空间中被观察到。

miRNA被动态地排序到细胞外小泡中,其机制尚未完全阐明。然而,已经提出了一些解释miRNA如何被排序到EV的机制。

依赖序列基序的排序:

研究表明,如果miRNA存在特定的序列基序,那么它可能会诱导它们被包装到EV中。例如,miRNA的 ‘EXOmotifs’ 或 ‘GGAG’ 基序的存在,与选择性排入外泌体有关。

依赖miRNA诱导的沉默复合体(miRISC)的排序:

与诱导基因沉默的miRISC相关的miRNA可能被选择性地排序到EV中。这个复合体的一个组成部分AGO2蛋白在EV中是可见的。

miRNA诱导的沉默复合体(miRISC)是miRNA在细胞内发挥基因调控功能的机制。这个复合体包括与miRNA结合并导向目标mRNA的Argonaute(AGO)等蛋白。

关于与miRISC相关的miRNA如何被选择性地排序到EV的机制,尚有许多未知之处。然而,包括外泌体在内的EV中,被认为存在miRISC的组成部分,如AGO蛋白。与这些蛋白结合的miRNA可能被共同包封入EV。

这种现象是如何发生的,以及其精确的分子细节,仍在研究中。AGO2,miRISC的一个组成蛋白,在EV中的存在可能是在其中发挥作用。此外,还有一些证据表明miRISC与miRNA的结合可能影响其在细胞和细胞外环境间的分布,但这需要进一步的确认。

Gibbings, D. J., Ciaudo, C., Erhardt, M., & Voinnet, O. (2009). Multivesicular bodies associate with components of miRNA effector complexes and modulate miRNA activity. Nature cell biology, 11(9), 1143-1149.

请注意,由于miRNA和EV生物学领域正在快速发展,最新的研究可能会提供超越我在2021年9月的知识截止点的关于这些机制的更多见解。

依赖hnRNPs的排序:

hnRNPs是”异质核糖核蛋白”的英文缩写,全称是”Heterogeneous Nuclear Ribonucleoproteins”。

他们支持一系列RNA处理事件,特别是剪接、RNA的转运、mRNA的稳定性以及翻译的调节。

hnRNPs通常存在于细胞核中,但也可以移动到细胞质中。他们的功能主要通过与RNA的相互作用来调控。hnRNPs具有识别并结合特定RNA基序的能力,这使得特定的RNA分子能被送到特定的细胞内位置。

在miRNA的排序中,hnRNPs被认为与miRNAs结合,并将它们引导到细胞外小泡(EV)。特别地,hnRNPA2B1蛋白被认为识别miRNA的特定基序,并且可能通过Sumoylation(一种翻译后修饰)来使它们被排序到EV。

然而,关于hnRNPs和miRNA排序的关系还没有完全解明,需要进行更多的研究。

参考文献: Santangelo, L., Giurato, G., Cicchini, C., Montaldo, C., Mancone, C., Tarallo, R., … & Weisz, A. (2016). The RNA-Binding Protein SYNCRIP Is a Component of the Hepatocyte Exosomal Machinery Controlling MicroRNA Sorting. Cell reports, 17(3), 799-808.

依赖Sumoylated-HnRNPA2B1的排序:

Sumoylation(一种蛋白质的翻译后修饰)后的hnRNPA2B1蛋白也可能参与miRNA的排序。被Sumoylation的hnRNPA2B1能识别miRNA的特定基序,并将它们排序到EV。

Sumoylation(苏莫化)是一种化学改变,其中SUMO(Small Ubiquitin-like Modifier,小泛素样修饰子)蛋白质结合到另一种蛋白质上,影响蛋白质的各种功能。

具体的な变化如下:

  1. 蛋白质的激活或非激活: 当SUMO结合到蛋白质上时,可以增强或抑制蛋白质的活性。这适用于各种蛋白质,如酶,转录因子等。
  2. 蛋白质的定位: Sumoylation可能会改变蛋白质在细胞内的位置。例如,结合了SUMO的蛋白质可能更容易移动到细胞核。
  3. 蛋白质间的相互作用: 当SUMO结合到蛋白质上时,可以改变蛋白质与其他蛋白质的相互作用方式。这可以通过获得与新伙伴结合的能力,或者失去与现有伙伴结合的能力来实现。
  4. 蛋白质的稳定性: Sumoylation可能会影响蛋白质的稳定性,并可能延长或缩短其寿命。

通过上述影响,Sumoylation在调节细胞过程,如细胞分裂,DNA修复,转录控制,凋亡(程序性细胞死亡)等方面发挥重要作用。

参考文献: Villarroya-Beltri, C., Gutiérrez-Vázquez, C., Sánchez-Cabo, F., Pérez-Hernández, D., Vázquez, J., Martin-Cofreces, N., … & Falcón-Pérez, J. M. (2013). Sumoylated hnRNPA2B1 controls the sorting of miRNAs into exosomes through binding to specific motifs. Nature communications, 4(1), 1-10.

4E-T依赖的排序:

4E-T(EIF4E transporter)是一种RNA结合蛋白,它在调控RNA转录后的代谢和翻译方面发挥作用。

EIF4E是“真核翻译起始因子4E”的缩写,它是一种启动蛋白质翻译(将遗传信息转换为蛋白质的过程)的蛋白质。而4E-T负责运输EIF4E,并参与调节翻译。

具体来说,4E-T与EIF4E结合,作为其分子伴侣(chaperone)功能。这使得EIF4E可以准确地移动到所需的位置,并在适当的时机发挥其作用。

此外,4E-T还负责控制mRNA的选择性翻译。特别是在细胞应激下,4E-T控制特定应激反应蛋白质的mRNA的翻译。

更进一步,最近的研究表明,4E-T在调控微小囊泡(一种细胞外小囊)内miRNA的分类中发挥作用。这使得细胞可以控制哪些miRNA被包含在微小囊泡中。

参考文献: Kouhkan, F., Hafizi, M., Mobarra, N., Mossahebi-Mohammadi, M., Mohammadi, S., Behmanesh, M., … & Sattari, M. (2015). miRNAs: a new method for erythroid differentiation of hematopoietic stem cells without the presence of growth factors. Applied biochemistry and biotechnology, 175(2), 1134-1148.

 

分子伴侣(chaperone)是什么?
分子伴侣(chaperone)是一种帮助蛋白质获得适当三维结构(即正确折叠的状态)的蛋白质。如果蛋白质没有正确地折叠,其功能可能会受损,细胞可能会受到压力。

分子伴侣蛋白质不仅帮助新合成的蛋白质正确折叠,还帮助修复异常形状的蛋白质,或者帮助分解不能修复的蛋白质。这样,细胞可以保持蛋白质的质量。

此外,分子伴侣还涉及到蛋白质的运输。也就是说,它们有时扮演将蛋白质运送到细胞内特定位置的角色。在这种情况下,分子伴侣扮演“指导”的角色,确保蛋白质能够到达正确的位置。

参考文献: Hartl, F. U., Bracher, A., & Hayer-Hartl, M. (2011). Molecular chaperones in protein folding and proteostasis. Nature, 475(7356), 324-332.

 

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