外泌体(exosome),作为一种直径在40-100nm的脂质双分子层胞外囊泡(Extracellular vesicles,EVs)结构,因其可以携带胞内蛋白质,mRNA,IncRNA,circRNA,miRNA以及其降解片段等生物活性成分参与细胞交流,进而可以参与诸多生化过程,并且近来的科学研究证明外泌体与癌细胞转移和一些其他免疫疾病密切相关(提供转移微环境)[1],因此外泌体成为了治疗或抑制疾病的研究热点。
外泌体的形成主要分为三个阶段,首先细胞内陷形成胞内体(endosome),其后通过内吞体转运复合物(endosomal sorting complex required for transport,ESCRT)途径(ESCRT增加胞内体膜曲率)或非ESCRT途径(原理尚不明确)以及在一些其他蛋白质的调控下,胞内体向内出芽形成多个腔内囊泡(intraluminal vesicles,ILVs),此时的胞内体形成多泡体(multivesicular bodies, MVBs),随后部分多泡体会被溶酶体消化处理,而剩下的多泡体会受RNA酶调节,其外膜会与细胞膜融合从而向外释放其内腔内囊泡,此时释放到胞外的腔内囊泡就是所谓的外泌体[2]。
近来通过诸多学者的实验研究,逐渐将现如今外泌体的研究任务分为三个部分:1.找到一个合适的方法可以明确的将外泌体从其他微囊泡中区分出来;2.对外泌体的功能以及其内成分研究;3.研究外泌体涉及的不同疾病的发病机理。
通过近年来不少国内外科学家的不懈努力研究,现如今国内外已经出现不少关于外泌体的提取和纯化技术[3],主要包括:差速离心法,密度梯度离心法,酶联免疫分析法,沉淀分离法,超滤技术,连续过滤法,尺寸排阻色谱法,静水压滤透析法以及微流控技术。
但是对比其中每个外泌体提取纯化技术都可以发现其存在不少不足之处,诸如分离时间长,分离收率低等,并且这些方法基本都不能充分保证可以将外泌体和其他胞内微囊完全充分分离。
因此,基于现如今的外泌体提取和纯化技术,其下游实验的外泌体内容物的分析和研究会受到不小影响。
本次课题实验主要的目的是想通过研究一种新方法在活细胞中在不破碎外泌体的前提下精准标记并抓取外泌体内蛋白质,为下一阶段的外泌体内蛋白质的分析和研究做准备。
我们所使用的方法主要是利用抗坏血酸过氧化酶(engineered ascorbic acid peroxidase,APEX2)可以催化生物素-苯酚(BP)使其转变为自由基,该自由基可以与周边(20nm)范围内的富电子氨基酸共价结合,从而起到生物素标记APEX周围蛋白质或者多肽的特性[4],尝试将外泌体内某一种蛋白质的N末端与APEX2相接并使其在活细胞中成功表达,随后当外泌体形成时该蛋白可以将APEX2成功的从胞质中带入外泌体内,最后通过BP培养进而达到标记外泌体内蛋白质的目的。
成功标记后就可以破碎细胞和外泌体,并且利用生物素亲和吸附的原理将外泌体内蛋白质特异性的精确抓取出来,为下一阶段的外泌体内蛋白质分析实验做准备。
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