Badanie immunoblottingu wykazało poziomy LC3-II i TSG101 we frakcji komórkowej, frakcji P1 EV bogatej w mikropęcherzyki i frakcji P2 EV bogatej w egzosomy. Obrazowanie żywych komórek wykorzystano do zbadania autofagosomów, autolizosomów i omegasomów, dostarczając informacji na temat tego, czy knockdown STX6 wpływa na autofagię. Te połączone wyniki sugerują, że knockdown STX6 wpływa na uwalnianie LC3-II dodatnich EV, potencjalnie związanych z rozregulowaniem szlaku autofagii. Kluczową zaletą tej metody jest możliwość rozróżnienia dużych i małych pojazdów elektrycznych pochodzących z różnych źródeł. Analiza cytometrii przepływowej przy użyciu specyficznych markerów dla mikropęcherzyków, egzosomów lub aparatu Golgiego może dodatkowo wyjaśnić, w jaki sposób knockdown STX6 wpływa na uwalnianie pęcherzyków LC3-II dodatnich.
Jednak ograniczeniem badania immunoblottingu jest to, że nie jest jasne, czy obserwowany wzrost poziomów LC3-II we frakcji EV po knockdown STX6 pod wpływem leczenia Baf jest spowodowany zwiększoną liczbą uwalnianych pęcherzyków LC3-II, czy wzrostem poziomów LC3-II na EV. Aby rozróżnić te możliwości, liczenie pęcherzyków za pomocą analizy śledzenia nanocząstek lub analizy cytometrii przepływowej może pomóc w ustaleniu, czy liczba pęcherzyków LC3-II dodatnich jest zwiększona lub czy poziomy LC3-II na pęcherzyk są podwyższone.
Krytycznym krokiem w protokole jest frakcjonowanie pożywki hodowlanej w celu przygotowania frakcji EV. EV są obserwowane jako maleńkie granulki w probówce wirówkowej. Aby przygotować porównywalną frakcję EV, ważne jest, aby ostrożnie przenieść lub wyrzucić supernatant po odwirowaniu, aby uniknąć rozcieńczenia stężenia białka w granulkach EV. Aby zbadać zanieczyszczenie z frakcji komórkowej do frakcji EV, poziomy białka cytoplazmatycznego, kinazy aktywującej autofagię podobną do unc-51 (ULK1) i białka jądrowego, PCNA porównano między frakcjami w tym badaniu (rysunek uzupełniający S1). Stężenie białka we frakcji komórkowej na ogół odzwierciedla liczbę komórek, ale na stężenie białka komórkowego mają wpływ etapy cyklu komórkowego20 lub zaburzenia proteostazy21. Autofagia ma kluczowe znaczenie dla utrzymania proteostazy22. Rozregulowanie autofagii przez knockdown STX6 lub leczenie Baf może zmienić stężenie białka niezależnie od liczby komórek.
Nokaut STX6 osiąga się poprzez transfekcję siRNA, a nadekspresję GFP-ATG13 osiąga się poprzez transfekcję DNA. Na wydajność transfekcji ma wpływ typ, gęstość i liczba komórek. Skuteczne wyrównanie sekwencji siRNA może również wpływać na skuteczność knockdownu. Regulacje są konieczne, gdy wydajność transfekcji jest niska.
Obecne wyniki wskazują, że knockdown STX6 zwiększył poziom markera autofagosomu LC3-II we frakcji EV w warunkach traktowanych Baf, ale nie wpłynął na poziomy TSG101. Sugeruje to, że STX6 hamuje uwalnianie pęcherzyków pochodzących z autofagosomów, ale nie z MVB, gdy fuzja autofagosomu z lizosomem jest hamowana.
Nokaut STX6 zwiększył również poziomy komórkowe LC3-II w warunkach wzrostu, co sugeruje, że STX6 reguluje autofagię. Rzeczywiście, knockdown STX6 zwiększył liczbę autofagosomów i autolizosomów, podczas gdy nie zwiększył tworzenia omegasomów. Dojrzewanie autolizosomów powoduje autofagiczną reformację lizosomów23. Możliwe, że STX6 pośredniczy w procesie dojrzewania autolizosomów, a jego utrata funkcji może zwiększać liczbę niedojrzałych autolizosomów, prowadząc do rozregulowania fuzji autofagosomu z lizosomem z powodu zahamowania autofagicznej reformacji lizosomów.
Leczenie Baf zwiększyło poziom STX6 we frakcji EV, nawet gdy jego ekspresja była obniżona. Wcześniejsze badania sugerowały, że pęcherzyki związane z autofagosomami są uwalniane jako EV, gdy funkcja lizosomów jest zahamowana13,14. Wiadomo, że STX6 lokalizuje się w pęcherzykach związanych z autofagosomami, takich jak wakuole podobne do autofagosomów zawierające Streptococcus grupy A (GAS)24. Dlatego STX6 może być zlokalizowany w pęcherzykach związanych z autofagosomami, które są uwalniane jako EV, gdy fuzja autofagosomu z lizosomem jest hamowana.
Rozprzestrzenianie się patologii TDP-43 jest ściśle związane z progresją ALS i FTLD-TDP3. Chociaż nie jest jasne, w jaki sposób patologia TDP-43 rozprzestrzenia się w mózgu i rdzeniu kręgowym, szlak EV może pośredniczyć w jej rozprzestrzenianiu się. Wcześniejsze badania wykazały, że rozregulowanie szlaku autofagia-lizosom powoduje uwalnianie LC3-II dodatnich EV zawierających TDP-4313. Niniejsze badanie sugeruje rolę STX6 w regulacji uwalniania EV, gdy fuzja autofagosomu z lizosomem jest hamowana. Metodologia oceny poziomów LC3-II w komórkach i frakcji EV za pomocą immunoblottingu powinna okazać się pomocna w przyszłych badaniach.