细胞外囊泡将tau蛋白和TDP-43递送到细胞后，这两种蛋白在细胞内的共定位

《The FEBS Journal》：Co-localization of tau and TDP-43 after extracellular vesicle delivery to cells

　　tau蛋白与TDP-43突变体通过外泌体介导的细胞间传递及共聚集机制研究。

　　这项研究揭示了tau蛋白与TDP-43蛋白之间在细胞间传播过程中可能发生的相互作用机制。tau蛋白是多种神经退行性疾病（如阿尔茨海默病、额颞叶痴呆等）的关键病理标志物，而TDP-43则是肌萎缩侧索硬化症（ALS）等疾病的重要成分。研究人员发现，当使用伪磷酸化的tau蛋白（2N4R tau^T175D）与ALS相关TDP-43突变体（TDP-43^M337V）共同表达时，大鼠海马区的tau病理显著增加。为了进一步探讨这一现象，研究团队调查了这些蛋白是否能够通过细胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs）在细胞间传递，并且是否在受体细胞中发生共定位或相互作用。

研究中，科学家们利用HEK293和SH-SY5Y细胞进行实验，将表达荧光标记的tau蛋白（EGFP-2N4R tau）或TDP-43蛋白（mCherry-wtTDP-43）的构建体引入细胞，并随后通过条件培养基（secretome）和EV富集的悬液转移至未转染的受体细胞。实验结果表明，这些蛋白不仅能够在受体细胞中表达，还能够共定位，形成细胞内的蛋白聚集结构。这表明，tau和TDP-43蛋白可以通过EV进行细胞间传递，并在受体细胞中发生相互作用。此外，通过计算机模拟分析，研究人员发现这两种蛋白之间的相互作用主要通过氢键实现，进一步支持了它们在细胞内形成稳定复合物的可能性。

在实验过程中，研究团队还观察到，一些EV可能不含特定的标记蛋白，或者标记蛋白可能通过非EV机制被受体细胞吸收。这提示了细胞间蛋白传递的复杂性，即除了EV传递外，还可能存在自由蛋白或RNA的直接转移。这种多元化的传递方式可能在多种神经退行性疾病中起作用，为理解疾病传播机制提供了新的视角。

研究还涉及对不同细胞类型（如HEK293、SH-SY5Y和PC12细胞）的实验，以评估EV在跨物种中的传递能力。结果显示，HEK293来源的EV可以被SH-SY5Y和PC12细胞吸收，说明EV在不同细胞类型之间的传递具有一定的普遍性。此外，研究团队使用荧光标记的EV进行追踪，以区分EV本身的吸收和其中蛋白的摄取，确保了实验结果的准确性。

在对细胞内蛋白共定位的进一步分析中，研究人员观察到EGFP-2N4R tau和mCherry-wtTDP-43在受体细胞中可以共聚集，尤其是在与不同来源的EV共同作用时。这不仅验证了两种蛋白之间的相互作用，还表明它们在细胞内形成复合物的倾向。这种共聚集现象可能在疾病的病理过程中发挥重要作用，尤其是在与TDP-43蛋白病（如ALS）相关的神经退行性疾病中，tau蛋白的积累可能被TDP-43的异常表达所加剧。

计算机模拟进一步揭示了tau和TDP-43之间可能的分子作用机制。通过不同的模拟工具（如HDOCK和ClusPro），研究人员发现这两种蛋白之间存在多个氢键相互作用，这些氢键的距离在生物相关范围内，表明它们之间存在稳定的分子接触。这种相互作用可能对两种蛋白在细胞内的聚集和病理形成具有重要意义。

此外，研究团队还探讨了tau蛋白与TDP-43蛋白在动物模型中的共定位现象。通过将tau蛋白通过AAV9病毒注射到大鼠海马区，并在TDP-43突变体表达的大鼠中观察其病理变化，研究人员发现，在TDP-43突变体表达的动物中，tau病理显著增强。这提示了tau和TDP-43之间的协同作用可能在疾病的进展中扮演重要角色。

在方法学方面，研究团队详细描述了细胞培养、EV分离、蛋白和RNA提取、免疫荧光染色、透射电镜分析以及蛋白质-蛋白质对接模拟等步骤。这些实验方法确保了数据的可靠性和可重复性。同时，统计分析部分使用了一元方差分析（one-way ANOVA）和Tukey事后检验（post hoc test）来评估不同组别之间的显著性差异，进一步支持了研究结论。

这项研究不仅深化了我们对tau和TDP-43蛋白在神经退行性疾病中相互作用的理解，还为未来的治疗策略提供了理论依据。通过揭示细胞间传递的机制，研究为开发靶向这些蛋白相互作用的干预手段提供了新的方向。此外，研究还强调了EV在疾病传播中的重要性，以及它们在不同细胞类型之间的传递能力，为探索EV在神经退行性疾病中的潜在治疗应用提供了基础。