胞外囊泡（Extracellular vesicles，EVs）是由细胞分泌并释放到细胞外环境中的具有膜结构的囊泡，直径一般为纳米级或微米级。常见的胞外囊泡有外泌体（Exosomes），微囊泡（Microvesicles）和迁移体（Migrasomes）等。其中外泌体起源于细胞内体，微囊泡和迁移体起源于细胞质膜。胞外囊泡可作为一种细胞间通讯的载体，介导物质和信号传导。中国科学院上海药物研究所夏冰清/高召兵团队此前的研究发现，新冠病毒基因编码的包膜蛋白通道2-E可以诱导产生一种微米级直径的胞外囊泡（2-E-EVs），并在细胞间介导一种非经典的抗体逃逸和非受体依赖病毒传播（Xia B et al., 2023, Cell Discov）。研究团队还揭示2-E-EVs可能参与新冠病毒的跨物种传播（Li S et al., 2024, J Med Virol）。但该胞外囊泡的具体性质及产生机制一直未被阐明。2024年11月23日，中科院上海药物研究所夏冰清/高召兵/周虎联合团队合作在Apoptosis上发表了题为“Golgi‑derived extracellular vesicle production induced by SARS‑CoV‑2 envelope protein”的研究论文。该研究对新冠病毒基因编码的包膜蛋白通道2-E诱导的胞外囊泡（2-E-EVs）的成分、产生过程和机制等进行了详细研究，揭示其是一种高尔基体起源的新型胞外囊泡。
该研究首先对2-E-EVs的成分进行了分析和鉴定。研究者采用了差速离心和滤膜过滤的方法来分离和纯化囊泡，随后通过蛋白组学联合脂质组学的方法鉴定其中的组分。分析发现，2-E-EVs中含有多种高尔基体相关蛋白及脂质。随后依据表达量变化，将鉴定到的蛋白和脂质进行相关性分析，构建蛋白-脂质互作网络图（Protein-lipid correlation network）。富集的蛋白质中存在多种与高尔基体结构和功能相关的蛋白（STK25，STK26等），这些蛋白在表达量与多种脂质存在正相关性，提示该囊泡和高尔基体结构或功能变化可能相关。进一步，研究者通过对2-E-EVs的产生过程进行长时程成像，发现囊泡产生过程中高尔基体形态发生显著变化。从2-E表达12 h起，Vero E6细胞的高尔基体上产生了大量泡状结构，该结构沿细胞质膜向外凸出并最终释放到细胞外（2-E-EVs）。结合组学结果，研究者确证2-E-EVs是一种高尔基体起源的胞外囊泡。研究者采用共聚焦显微镜和透射电镜对该类型囊泡的产生机制进行研究，发现在2-E通道表达后高尔基体发生碎片化，具体表现为高尔基体碎片数量（Number）和圆形度（Circularity）显著升高，而面积（Area）显著减少，高尔基特征性体带状结构消失。结合组学结果，研究团队通过Western blot实验进一步证实，高尔基体碎片化过程是由caspase-3介导的高尔基体骨架蛋白降解所引发：caspase-3切割活化后导致高尔基体堆叠蛋白65（GRASP65），高尔基体基质蛋白115（P115）和高尔基体基质蛋白130（GM130）发生降解。进一步研究发现，随2-E 通道功能增强，高尔基体碎片数量和 2-E-EVs 数量显著增加；而当通道功能减弱时，两者均显著减少，证明2-E通过其通道功能介导高尔基体碎片化和2-E-EVs的产生。图2. 2-E通过活化caspase-3介导高尔基体碎片化综上所述，这项研究发现新冠病毒基因编码的阳离子通道2-E与高尔基体碎片化及 2-E 富集的胞外囊泡（2-E-EVs）的产生密切相关。2-E可能通过扰乱胞内离子平衡，进而影响高尔基体结构并刺激胞外囊泡的形成。该研究提出了一种区别于经典途径的胞外囊泡产生方式，首次证明2-E-EVs是一种由通道功能所介导产生的胞外囊泡。同时，该研究深化了对新冠病毒和宿主细胞互作的理解，拓宽了离子通道在病毒感染中的功能范围。2-E-EVs不仅有望成为新型抗病毒靶点，还具备成为药物递送工具的潜力，其在药物开发及修饰改造中的应用价值值得进一步探索。中国科学院上海药物研究所夏冰清研究员、高召兵研究员、周虎研究员为该论文的共同通讯作者，中国科学院上海药物研究所博士研究生李齐光和博士后刘倩为该论文的第一作者。该工作获国家自然科学基金委、上海市科委、中科院青年创新促进会等项目的资助。Golgi-derived extracellular vesicle production induced by SARS-CoV-2 envelope protein. Apoptosis.http://dx.doi.org/10.1007/s10495-024-02035-3外泌体资讯网 Apotosis｜中国科学院上海药物研究所：发现一种高尔基体起源的新型胞外囊泡
