外泌体和其他小的胞外囊泡(sev)提供了一种独特的细胞间通信模式，在这种模式中，从一个细胞产生和释放的microrna(miRNAs)被远处的细胞吸收，在那里它们可以引起基因表达的变化。然而，mirna被分选到外泌体/sev或保留在细胞中的机制仍在很大程度上未知。
在这里，我们证明了miRNA具有分选序列，决定其在sEV（EXOmotifs）或细胞保留(CELLmotifs)中的分泌，并且不同的细胞类型，包括白色和棕色脂肪细胞、内皮、肝脏和肌肉，优先使用特异性分选序列，从而定义该细胞类型的sEVmiRNA谱。
文章信息
- 文献标题：MicroRNA sequence codes for small extracellular vesicle release and cellular retention
- Doi：https://doi.org/10.1038/s41586-021-04234-3
- 发表时间：Published online: 22 December 2021
- 通讯作者：C. Ronald Kahn 哈佛医学院乔斯林糖尿病中心综合生理学和代谢科
sEVmirna的细胞类型特异性选择
为了研究miRNA细胞保留和外泌体/sEV释放的具体特征，我们从5个小鼠细胞系中分离出了外泌体/sEV，这些细胞系代表了参与代谢调节的重要组织：
- 分化的3T3-L1细胞（白色脂肪细胞）
- 永生化分化的棕色脂肪细胞(BAT)
- 分化的C2C12（骨骼肌）细胞
- SVEC（内皮）细胞
- AML12细胞（肝细胞）
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不同类型的细胞释放不同数量的sev，3T3-L1脂肪细胞的产生和释放率最高，C2C12肌管的释放率最低；这与观察到的脂肪组织是体内循环外泌体/sEVmirna的主要贡献者相一致
在所有病例中，sev的直径为50-200nm。
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富集经典的外泌体标记物ALIX、TSG101、CD9和CD63，而细胞标记物GM130和CANX基本没有
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这些sev的RNA含量与释放的囊泡总数相平行
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使用基于实时荧光定量PCR(qPCR)的阵列评估分泌的sev及其来源的细胞的miRNA组成(图1a)。与预期的一样，细胞miRNA的主成分分析(PCA)显示，尽管棕色和白色的脂肪细胞和内皮细胞聚集在一起，而肝细胞和肌细胞更为不同，但每种细胞类型都有不同的miRNA谱。
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当PCA同时包括细胞和sEVmiRNA时，sEVmiRNA彼此之间以及与其来源细胞中的miRNA有很大的不同(图1b)，突出了miRNA分泌的特殊性
然后，我们比较了每种细胞或sEV类型中每个miRNA与其他类型的水平。在细胞体中评估的664个miRNAs中，有210个miRNAs（32%）在一种细胞类型中的表达明显高于其他四种细胞类型
同样，与其他细胞类型的囊泡相比，大约三分之一的sEVmiRNAs（218/660）在一种细胞类型的囊泡中富集，可用于预测来自不同器官的混合sev中的组织来源，如在血液中。
一些sev特异性的miRNA反映了miRNA的细胞类型特异性，例如，miR-133a/b，它在C2C12肌管中特异性表达。
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然而，对于每种细胞类型，73-92%的被认为是针对特定细胞类型的sEVmiRNAs也在其他细胞类型的细胞体中以类似或甚至更高的水平表达，提示了一种细胞类型特异性的分类机制。同样地，在两种不同细胞类型的sev中同样丰富的miRNA在两种分泌细胞类型中可能有相当不同的表达水平。因此，确定sEVmiRNA的组织起源并不像知道miRNA在哪个组织中高表达那么简单（上图e）。
sEV vs 细胞的miRNAs分选
通过比较细胞体中每个miRNA与sev的相对水平可以揭示miRNA分泌和保留的独特模式。
与细胞体相比，一些mirna在所有五种细胞类型的sev中均富集，而其他的则在只有一种或两种细胞类型的sev中表现出选择性富集，还有一些发现在sev中很少或根本没有发现，尽管它们存在于细胞体中。
将sEV中miRNA的相对丰度除以其在细胞体中的相对丰度(sEV富集)，表明sEV和细胞中miRNA的分类存在大量差异，一些miRNAs在sEV中明显富集，而另一些在细胞体中明显富集（保留）.
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miRNA序列在miRNA分选中的作用
为了确定miRNA分选的潜在机制，我们分析了显示sEV或细胞体富集的miRNA的miRNA序列和结构。5p和3pmiRNAs没有普遍富集（补充表6）。然而，与细胞中保留的序列相比，sEV富集水平更高的miRNA序列具有更高的G+C含量和更低的吉布斯自由能(ΔG)(扩展数据图2c，d).
识别潜在的差异分选miRNAs序列，我们分析在sEV或细胞体中富集的miRNAs的序列，将它们与未显示出优先sEV分选或细胞保留的mirna序列进行比较。
- EXOmotifs：4–7 nucleotides的motif
- CELLmotifs：4–5 nucleotides
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