Cell：揭示纳米递送器ExHOS的作用机制

庞培法布拉大学领导的一个国际研究小组发现了控制组成型外排作用的纳米机器：即向细胞表面不间断地输送球形分子包裹。这是在几乎所有生物中都存在的一项基本活动，用以维持细胞稳态以及与其他细胞外部的通讯、细胞生长和分裂等至关重要的功能。

据领导这项研究的Oriol Gallego 称："尽管这是细胞中最大的纳米机器之一，但其短暂的生命周期和动态特性使其非常难以捕捉。"

发现这种灵活且瞬态的"纳米递送器"需要结合多种显微镜和人工智能的力量，从而获得了关于我们体内每天发生数十亿次的关键过程的前所未有的信息。此外，对外排作用的理解可能对治疗某些感染和罕见疾病具有深远意义。

每天，我们身体的每个细胞都会向细胞表面输送10,000至100,000个这类球形包裹，以完成需要在细胞外部释放或展示任何分子的细胞过程，例如酶和激素的分泌、修复细胞表面的伤口，或者仅仅因为细胞需要生长、移动或改变形状。因此，将包裹递送到表面至关重要，因为它与细胞每天经历的许多生命过程息息相关。

"这种纳米递送器的功能如此重要，以至于很少在患者中发现其突变，因为它的改变通常会损害胚胎的生存能力，"庞培法布拉大学医学与生命科学系细胞生物学生物物理学研究组负责人Oriol Gallego说。

尽管这个过程对细胞至关重要，但直到Oriol Gallego的实验室与Carlo Manzo、Daniel Castaño 和Jonas Ries合作，在《细胞》杂志上报道发现了这一纳米递送器之前，一直无法对其进行详细研究。

通过将一些最先进的光学和电子显微镜与基于人工智能的图像分析相结合，他们解析了这种纳米机器的3D组织结构，并拍摄了它在递送球形包裹时如何快速改变其结构。

观察工作中的纳米递送器

在这个纳米机器的核心，七个蛋白质组装体的协同运动形成了一个灵活的环，在球形包裹抵达其目的地——细胞表面时将其固定到位。"我们将这种纳米递送器命名为ExHOS，代表外排体高级结构（exocyst higher-order structure, ExHOS），"该研究的主要作者之一Marta Puig-Tintó 解释说。

"ExHOS具有三个检查点和一个解离机制，确保分子包裹以所需的速度持续递送。"

"这就像是每次细胞需要递送一个沉重的包裹时，七个强壮的快递员团队共同协作来完成，"同样作为主要作者的Sasha Meek 解释道。"因为包裹太重，他们不能一次性放下，必须分三步降低它。当他们完成后，需要收到确认回执，这样快递员团队才能解散，继续去完成其他递送任务，"这位年轻的研究人员补充道。

语境中的ExHOS

深化对外排作用的理解远不止于求知欲，有朝一日可能会影响许多应用科学领域。例如，植物需要ExHOS来防御细胞免受微生物入侵。因此，许多植物病原体已经发展出通过攻击ExHOS来削弱植物免疫力的机制。

一个很好的例子是稻瘟病菌，它导致全球水稻产量损失高达三分之一。

在人类中，几种病毒如SARS-CoV-2、HIV，或致病细菌如沙门氏菌，在感染期间行为类似，会劫持外排作用。即使ExHOS组分的轻微改变也与人类疾病有关。尽管不常见，但纳米递送器组分的突变会导致与神经发育障碍相关的罕见疾病。在其他情况下，ExHOS参与了转移性癌症中的细胞侵袭。

生物成像的革命

"尽管细胞内部空间狭小，却是一个充满神秘纳米机器的广阔空间，由于当前显微镜工具的限制，这些机器从未被观察到，"Marta Puig-Tintó 评论道。"但我认为未来在于将各种成像技术与人工智能等新计算工具的力量相结合，从而'使不可见变为可见'，"她继续说道。

"借助这些新机遇，我们揭示了一个基本且至关重要的细胞过程，"Gallego指出。"这就像解释呼吸过程中氧气如何交换，或者心跳的节律性如何维持。它可能没有直接的应用，但这一纳米机器的发现将有助于未来的研究，为严重的生物医学和生物技术问题寻找解决方案，"这位科学家总结道。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Marta Puig-Tintó et al, Continuum architecture dynamics of vesicle tethering in exocytosis, Cell (2026). DOI: 10.1016/j.cell.2025.11.038.