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细胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs）是贯穿所有生物界的细胞间通信基本介质，然而我们对EV生物学的理解主要来源于哺乳动物系统。相比之下，尽管酵母来源的细胞外囊泡（yeast-derived extracellular vesicles，YDEVs）有望成为可规模化、非致病性的生物技术与代谢工程平台，但目前对其特征的认识仍十分有限。在本研究中，我们将高产分离流程与比较多组学相结合，解析了来源于3种酵母和4个菌株的EV中具有代谢活性的货物成分及膜组成。这些菌株包括常规模式酵母酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae，SC）、非模式产油酵母红冬孢酵母（Rhodotorula toruloides，RT-88），以及两个解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）菌株——野生型W29及其工程化衍生株Po1f。采用切向流过滤结合超速离心的方法，我们从所有菌株中均可重复分离出完整的、由双层膜包裹的囊泡；尽管EV产量存在显著差异，但其纳米尺度形态总体保持保守。比较代谢组学分析揭示了不同代谢活性货物的选择性富集：SC中的货物主要包括核苷酸代谢物，RT-88中主要为脂肪酸和酰基肉碱，而解脂耶氏酵母分离株中则富集菌株特异性代谢物。值得注意的是，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD）在SC和RT-88来源的EV中呈富集状态，但在解脂耶氏酵母来源的囊泡中几乎不存在，这提示EV包 encapsulation may facilitate protected transport of this otherwise membrane-impermeable cofactor. 与货物组成的这些差异相反，比较脂质组学表明，所有菌株的膜结构总体上高度保守，仅特定脂质类别及膜不饱和度谱发生了定量上的重塑。综上，这些发现支持一种组织原则：酵母来源的细胞外囊泡在保留保守膜结构的同时，选择性富集具有代谢活性的货物，从而为理解跨越进化多样性酵母物种的细胞外囊泡生物学建立了比较框架。
比较多组学揭示酵母来源细胞外囊泡中保守的膜结构与选择性富集的代谢货物 | bioRxiv
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比较多组学揭示酵母来源细胞外囊泡中保守的膜结构与选择性富集的代谢货物
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Mahmoud S. Yahia，
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Krishay Sachdeva，
Sung Hyun Cho，
Peter Kozloff，
Julia A. Mudryk，
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Melanie R. McReynolds
DOI：
https://doi.org/10.64898/2026.10.23.761364
Mahmoud S. Yahia
1
宾夕法尼亚州立大学生物化学与分子生物学系；生命科学研究所（Huck Institutes of the Life Sciences）；
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Sara P. McLaughlin
1
宾夕法尼亚州立大学生物化学与分子生物学系；生命科学研究所（Huck Institutes of the Life Sciences）；
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Krishay Sachdeva
1
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Sung Hyun Cho
2
冷冻电子显微镜核心设施，宾夕法尼亚州立大学生命科学研究所，美国宾夕法尼亚州大学公园市，邮编 16802
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Peter Kozloff
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宾夕法尼亚州立大学；
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Julia A. Mudryk
1
生物化学与分子生物学系；Huck 生命科学研究所；宾夕法尼亚州立大学；
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Felix Tettey-Wayo
1
生物化学与分子生物学系；Huck 生命科学研究所；宾夕法尼亚州立大学；
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Melanie R. McReynolds
1
生物化学与分子生物学系；Huck 生命科学研究所；宾夕法尼亚州立大学；
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摘要
细胞外囊泡（EV）是生命各界中介导细胞间通讯的关键媒介，但我们对 EV 生物学的认识主要源自哺乳动物系统。相比之下，酵母来源的细胞外囊泡（YDEV）仍缺乏充分表征，尽管它们有望成为可规模化、无致病性的生物技术与代谢工程平台。本研究将高产率分离流程与比较多组学相结合，以界定源自三种酵母、共四个菌株的 EV 中具有代谢活性的货物及其膜组成：常用模式酵母酿酒酵母（SC）、非模式产油酵母 Rhodotorula toruloides（RT-88），以及两个解脂耶氏酵母菌株——野生型 W29 和其工程化衍生株 Po1f。采用切向流】【。
通过将过滤与超速离心相结合，我们可重复地分离出完整的、由双层膜包裹的囊泡。尽管不同菌株的EV产量存在显著差异，但所有菌株均表现出保持良好的纳米尺度形态。比较代谢组学分析显示，不同菌株的EV中选择性富集了不同的代谢活性货物，包括SC中的核苷酸代谢物、RT-88中的脂肪酸和酰基肉碱，以及Yarrowia分离株中特异性的代谢物。值得注意的是，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD⁺）在SC和RT-88的EV中富集，而在来源于Yarrowia的囊泡中几乎不存在，这提示EV包 encapsulation may facilitate protected transport of this otherwise membrane-impermeable cofactor. 与货物组成的这些差异相比，比较脂质组学分析表明，所有菌株均具有总体上保守的膜结构，仅特定脂质类别及膜不饱和度谱发生了定量性重塑。综上，这些发现支持这样一种组织原则：酵母来源的细胞外囊泡在保持保守膜结构的同时，能够选择性富集具有代谢活性的货物，从而为理解进化上多样化酵母物种间的EV生物学建立了比较框架。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
资助者信息声明
本研究由美国能源部科学办公室生物与环境研究计划下的先进生物能源与生物产品创新DOE中心资助，项目编号为DE-SC0018420。
版权
本预印本的版权所有者为作者/资助者，其已授予bioRxiv永久展示该预印本的许可。
本文依据CC-BY 4.0国际许可协议公开提供。
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发表于2026年10月27日。
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Sachdeva
，
Sung Hyun
Cho
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Peter
Kozloff
，
Julia A.
Mudryk
，
Felix
Tettey-Wayo
，
Melanie R.
McReynolds
bioRxiv
2026.10.23.761364；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.10.23.761364
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比较多组学揭示酵母来源细胞外囊泡中保守的膜结构与选择性代谢货物富集
Mahmoud S.
Yahia
，
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Sachdeva
，
Sung Hyun
Cho
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Peter
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，
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Mudryk
，
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Tettey-Wayo
，
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McReynolds
bioRxiv
2026.10.23.761364；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.10.23.761364
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关键词：酵母来源细胞外囊泡 · 比较多组学 · 膜脂质组学 · 代谢组学 · 选择性货物富集
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.23.761364v1?rss=1