外泌体生成、分泌与内化的机制解析

The ins-and-outs of exosome biogenesis, secretion, and internalization: Trends in Cell Biology

研究亮点

• 非经典外泌体来源于核膜、线粒体、自噬溶酶体和自噬体
• 经典多囊泡体（MVB）生成过程中，clathrin和ESCRT复合物的波浪式招募确保单个腔内囊泡（ILV）逐个形成
• MVB内ILV存在分泌池、降解池及动态平衡池三种独立群体
• 质膜、内质网和内体膜中的胆固醇与鞘磷脂水平调控外泌体含量与大小
• 外泌体以单体扩散或膜附着簇状两种形式分泌
• filopodia捕获、巨胞饮和受体介导内吞协同促进外泌体内化
• 内质网-内体接触位点同时调控ILV货物包装和外泌体解包
• 外泌体货物主要分布于外膜，决定其摄取选择性

摘要

外泌体是通过多囊泡体（MVB）与质膜融合向细胞外分泌的货物递送囊泡。尽管其在生理和病理过程中的功能已有广泛研究，但调控其生物生成、分泌和内化的机制仍未完全阐明。最新技术进展揭示了MVB/外泌体结构特征及分泌通路的分子机制。本文系统综述了这些过程的最新研究成果，并提出该领域亟待解决的关键科学问题。

图表说明

图1 多囊泡体（MVB）生成的异质性

(A) 经典MVB生成始于质膜通过内吞作用形成早期内体，成熟为晚期内体并获得CD63标记后形成多囊泡体，最终与质膜融合释放富含CD63的外泌体。插图1显示ESCRT复合物（蓝色螺旋结构）介导的MVB膜剪切过程，形成不同颜色标记的单个ILV或连接簇。底部展示动态ILV通过逆向融合（绿色大ILV）与MVB膜重新结合。插图2显示在晚期内体向MVB成熟过程中，内质网-MVB接触位点介导的miRNA和RISC复合物装载过程，紫色（鞘磷脂）和粉色（胆固醇）线条标记膜微区分布。

非经典MVB生成途径包括：

(B) 谷氨酰胺缺乏条件下回收内体产生Rab11标记的外泌体；

(C) LC3-II阳性自噬体与经典MVB融合形成包含双层膜结构的amphisome，释放LC3-II阳性外泌体；

(D) 蛋白酶体介导的凋亡细胞自噬溶酶体来源的AEVs生成；

(E) 线粒体出芽形成线粒体来源囊泡（MDV）与MVB融合后分泌含线粒体蛋白和mtDNA的外泌体；

(F) 中性粒细胞激活时核膜出芽形成核膜来源MVB（NE-MVB），分泌含LTB4的外泌体。

图2 外泌体分泌、摄取及货物释放

(A) 内质网-MVB接触位点通过Rab7-Arl8b-GTP酶转换调控MVB由降解向分泌命运转变，驱动其沿微管运输。Arl8b-Rab27转换促进分泌型MVB与质膜融合（左）。(B) 插图显示外泌体跨膜转运蛋白（灰色椭圆）或胞外脂肪酶介导的货物释放。（C）非选择性摄取通过巨胞饮途径最终被溶酶体降解；（D）clathrin包被结构、caveolae或受体/HSPG介导的选择性摄取。filopodia可增强外泌体捕获。（E）外泌体通过膜受体激活信号传导；（F）直接膜融合释放内容物至胞质；（G）内化后的多种命运：1）向内质网递送货物；2）外泌体膜与内体膜融合释放内容物；3）溶酶体渗透化释放内容物；4）回收再分泌；5）溶酶体外排。

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