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

細胞外囊泡(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，在遠距離細胞通訊中起作用，但是纖毛如何促進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)纖毛約占腎小管細胞和纖毛操縱產(chǎn)生的小型EV的60%長度會影響電動汽車的生產(chǎn)。此外，電動汽車的蛋白質(zhì)含量取決于纖毛的長度而有很大差異。

“多年來，人們一直以為電動汽車代表著垃圾處理系統(tǒng)，這是電池擺脫不需要的東西的一種方式。但是我認為，很明顯，小型(50-150nm)電動汽車是主要的電動汽車之一。細胞信號傳導(dǎo)機制。”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。“這是哺乳動物細胞中第一個真正的證明，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)會導(dǎo)致纖毛非常短或沒有產(chǎn)生。相反，EXOC5表達的增加導(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)進一步向前邁進了一步，并研究了囊泡對電動汽車生產(chǎn)的貢獻。他們比較了三類細胞：正常的腎細胞，丟失EXOC5的腎細胞和比正常細胞多的EXOC5。所有這三個組之間都存在顯著差異。丟失EXOC5的細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的細胞的纖毛更長，并且產(chǎn)生的電動汽車明顯更多。在這些不同條件下對電動汽車的蛋白質(zhì)含量進行的分析顯示出巨大差異，這表明這些電動汽車向其他細胞發(fā)出信號的能力在每種條件下都不同。

研究人員隨后擴展了他們的工作。他們生成的腎細胞失去了鞭毛內(nèi)轉(zhuǎn)運蛋白88(IFT88)的表達，鞭毛內(nèi)轉(zhuǎn)運蛋白88(IFT88)也需要適當?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，這么多小型電動汽車似乎都是外來體，因為纖毛僅占細胞膜的0.2%，但卻是電動汽車生產(chǎn)的主要驅(qū)動力之一。”

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

因為大多數(shù)細胞具有初級纖毛，所以纖毛的缺陷會影響許多不同的組織類型。未來，Lipschutz計劃與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胞器就像細胞器的附錄一樣，是進化的產(chǎn)物，不僅是機械傳感器和化學(xué)傳感器，而且還參與制造了大部分與細胞信號有關(guān)的電動汽車。” Lipschutz。“我認為我們正在發(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。”