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小鼠运动训练的全机体细胞特异性分泌组图谱,德国MB助力科研

更新时间:2023-06-25  |  点击率:316

体育活动是一种较强生理刺激,对许多器官系统都有益处,并对疾病起到保护作用。缺少体育活动,是心血管发病率和死亡率的主要原因。体育锻炼的好处的大小与目前可用的一线药物治疗相当,甚至在某些情况下更大。运动的益处机制尚未理解,但很可能不仅仅是与活动引起的能量消耗增加有关。

 

近年来,人们对识别和表征与运动相关的可溶性(例如,分泌的)血液分子表现出极大的兴趣。这些循环分子被称为“运动因子"或“运动因子",它们是分泌的信号分子,作为体育活动的分子效应物。

 

50多年前,Goldstein证明了从狗的收缩肌肉中产生的体液因子,当转移到非运动肌肉制备中时,可刺激葡萄糖摄取。最近,通过将运动调理的血浆重新输注给小鼠的实验也提供了进一步的证据,证明了运动后循环中存在生物活性分子。在分子水平上,许多个体候选代谢产物、脂质、多肽和蛋白质被提出作为运动因子的功能。然而,这些先前的研究通常集中在单个因子(例如,IL-6)和/或单个细胞类型/组织起源(例如,肌肉)上。很少有研究对整个生物体进行系统地绘制运动诱导的分泌分子。

 

对于分泌的多肽和蛋白质来说,是经典散弹式质谱技术对血浆蛋白组覆盖的深度较低。适配体和抗体技术提供了更高的灵敏度,但对于血浆蛋白组来说并不全面,并且不能用于检测可能产生的新蛋白形式或剪切片段的一系列潜在蛋白质形式。最后,许多分泌蛋白由多个细胞类型表达,并且单个快照检测这些分子在循环中不应该能够检测到细胞类型特异性和潜在复杂的运动诱导改变的调节。

 

近日,研究人员描述了一种生物化学分泌物谱分析方法,可以实现对小鼠中细胞特异性分泌蛋白的直接标记、富集和鉴定。这种方法的关键是通过腺相关病毒(AAV)转导将工程化生物素化酶TurboID32输送到细胞的分泌途径中。通过遗传学方式实现细胞特异性标记,因为TurboID的表达仅限于表达cre重组酶的细胞中。然后,可以使用链霉亲和素珠直接从血浆中纯化生物素化和分泌的血浆蛋白,并通过液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)进行分析。

 

相关研究发表在《Cell Metabolism》上,文章标题为:“Organism-wide, cell-type-specific secretome mapping of exercise training in mice"。

 

先前对近距离生物素化方法的分泌物研究,已经建立了在整个动物中可以直接绘制细胞特异性分泌物变化的方法。在该项研究中,研究人员将这种分泌物谱分析扩展到了整个生物体,并研究了细胞特异性分泌物对运动训练的反应。研究人员对体力活动的全身21个细胞类型和10个组织的分泌物图谱提供了对运动训练调节的循环因子的分子身份和细胞起源的基本洞察,并阐明了体育锻炼对细胞间和器官间相互交流的动态调节。

 

该数据集确定了超过200个运动训练调节的细胞类型分泌蛋白对,其中大多数以前没有报道过。pdgfr - re标记的分泌组对运动训练反应灵敏。最后,我们展示了运动训练诱导肝脏分泌的细胞内羧酸酯酶的蛋白质形式具有抗肥胖、抗糖尿病和运动表现增强的活性。

 

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