Effect of Exosome Treatment Temperature on Proteomic Analysis of Exosomes

doi:10.7503/cjcu20250023

Abstract

Abstract:

Exosome proteomic analysis has important value in screening biomarkers for major diseases， discovering drug targets， and studying functional mechanisms. Exosome and protein are widely recognized as research objects that are highly susceptible to temperature changes. However， previous reports have often attributed the differences in exosome proteomic analysis results based on different enrichment strategies directly to the differences in enrichment selectivity and efficiency of different enrichment methods. There has not been sufficient research and discussion on the impact of temperature changes during the enrichment process of exosome on the results of exosome proteomic analysis. To investigate the effect of sample processing temperature on the results of exosome proteomics analysis， this study treated exosome samples at six temperature conditions of 4， 25， 37， 45， 60， and 90 ℃ for 1 h. Subsequently， the morphology characteristics， particle size distribution and concentration， changes in characteristic protein characterization content， and proteomic data of the samples were systematically analyzed. The results showed that there were no significant differences in morphology and particle size among exosomes treated at different temperatures， But as the temperature increases， the concentration of exosome particles significantly decreases. When the temperature exceeds 45 ℃， the characterization content of the exosome marker protein TSG101 significantly decreases， while conversely， the characterization content of the exosome characteristic membrane protein CD9 significantly increases. The results of quantitative proteomics analysis further indicate that the proteomic data of exosome samples treated at 4， 25 and 37 ℃ have good comparability， while samples treated at 45 ℃ and above show significant differences in 48 proteins. In summary， when conducting exosomal proteomic analysis， the potential impact of temperature changes on measurement results should be fully considered to ensure the reliability， reproducibility， and comparability of the data.

Key words: Exosome proteomic, Temperature, Mass spectrometry

CLC Number:

O657

TrendMD:

WU Mengge, CHU Zhanying, MENG Bo, YE Zihong, ZHAI Rui. Effect of Exosome Treatment Temperature on Proteomic Analysis of Exosomes[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(5): 20250023.

Figures/Tables 6

References 40

1	Shao H. L.， Im H.， Castro C. M.， Breakefield X.， Weissleder R.， Lee H. H.， Chem. Rev.， 2018， 118（4）， 1917—1950
2	Valadi H.， Ekström K.， Bossios A.， Sjöstrand M.， Lee J. J.， Lötvall J. O.， Nat. Cell Biol.， 2007， 9（6）， 654—659
3	Simpson R. J.， Lim J. W. E.， Moritz R. L.， Mathivanan S.， Expert Rev. Proteomics， 2009， 6（3）， 267—283
4	Martins T. S.， Vaz M.， Henriques A. G.， Anal. Bioanal. Chem.， 2023， 415（7）， 1239—1263
5	Hamzah R.， Alghazali K.， Biris A.， Griffin R. J.， ACS Appl. Nano Mater.， 2022， 5（9）， 12265—12275
6	Yao J. L.， Huang K.， Zhu D. S.， Chen T.， Jiang Y. F.， Zhang J. Y.， Mi L. J.， Xuan H.， Hu S. Q.， Li J. L.， Zhou Y. F.， Cheng K.， ACS Nano， 2021， 15（7）， 11099—11111
7	Nguyen C. M.， Sallam M.， Islam M. S.， Clack K.， Soda N.， Nguyen N. T.， Shiddiky M. J. A.， ACS Sensors， 2023， 8（7）， 2493—2513
8	Jin Y.， Zhang J. J.， Zhang Y. X.， Yuan Y.， Han Z. Z.， Chem. J. Chinese Universities， 2024， 45（11）， 20240305
	靳莹，张俊杰，张毅欣，袁悦，韩珍珍. 高等学校化学学报. 2024， 45（11）， 20240305
9	Cheng Y. R.， Zeng Q. Y.， Han Q.， Xia W. L.， Protein Cell， 2019， 10（4）， 295—299
10	Maroto R.， Zhao Y. X.， Jamaluddin M.， Popov V. L.， Wang H. W.， Kalubowilage M.， Zhang Y. Q.， Luisi J.， Sun H.， Culbertson C. T.， Bossmann S. H.， Motamedi M.， Brasier A. R.， J. Extracell. Vesicles， 2017， 6（1）， 1359478
11	Welsh J. A.， Goberdhan D. C. I.， O'Driscoll L.， Buzas E. I.， Blenkiron C.， Bussolati B.， Cai H. J.， Di Vizio D.， Driedonks T. A. P.， Erdbrügger U.， Falcon⁃Perez J. M.， Fu Q. L.， Hill A. F.， Lenassi M.， Lim S. K.， Mahoney M. G.， Mohanty S.， Möller A.， Nieuwland R.， Ochiya T.， Sahoo S.， Torrecilhas A. C.， Zheng L.， Zijlstra A.， Abuelreich S.， Bagabas R.， Bergese P.， Bridges E. M.， Brucale M.， Burger D.， Carney R. P.， Cocucci E.， Colombo F.， Crescitelli R.， Hanser E.， Harris A. L.， Haughey N. J.， Hendrix A.， Ivanov A. R.， Jovanovic⁃Talisman T.， Kruh⁃Garcia N. A.， Faustino V. K. L.， Kyburz D.， Lässer C.， Lennon K. M.， Lötvall J.， Maddox A. L.， Martens⁃Uzunova E. S.， Mizenko R. R.， Newman L. A.， Ridolfi A.， Rohde E.， Rojalin T.， Rowland A.， Saftics A.， Sandau U. S.， Saugstad J. A.， Shekari F.， Swift S.， Ter⁃Ovanesyan D.， Tosar J. P.， Useckaite Z.， Valle F.， Varga Z.， van der Pol E.， van Herwijnen M. J. C.， Wauben M. H. M.， Wehman A. M.， Williams S.， Zendrini A.， Zimmerman A. J.， Théry C.， Witwer K. W.， J. Extracell. Vesicles， 2024， 13（2）， e12404
12	Sivanantham A.， Jin Y.， Life⁃Basel， 2022， 12（5）， 697
13	Kumeda N.， Ogawa Y.， Akimoto Y.， Kawakami H.， Tsujimoto M.， Yanoshita R.， Biol. Pharm. Bull.， 2017， 40（8）， 1183—1191
14	Théry C.， Amigorena S.， Raposo G.， Clayton A.， Curr. Protoc. Cell Biol.， 2006， Chapter 3， Unit 3.22
15	Wubbolts R.， Leckie R. S.， Veenhuizen P. T. M.， Schwarzmann G.， Möbius W.， Hoernschemeyer J.， Slot J. W.， Geuze H. G.， Stoorvogel W.， J. Biol. Chem.， 2003， 278（13）， 10963—10972
16	Back S. J.， Kim W.， Kim D. Y.， Kim S. J.， Hwang S. R.， Jung G. B.， Anal. Biochem.， 2023， 673， 115161
17	Gao F. Y.， Jiao F. L.， Xia C. S.， Zhao Y.， Ying W. T.， Xie Y. P.， Guan X. Y.， Tao M.， Zhang Y. J.， Qin W. J.， Qian X. H.， Chem. Sci.， 2019， 10（6）， 1579—1588
18	Geng H. C.， Wu G. Y.， Li C. Y.， Song J.， Chen P.， Cai Q. Y.， New J. Chem.， 2021， 45（26）， 11719—11726
19	Huang Z. R.， Chang Y. X.， Hao K.， Tan Y. F.， Ding L.， Wang L. K.， Wang Z.， Pan Z. Y.， Gao H.， Wu J. H.， Zhu Y. B.， Gao Q.， Bi Y. J.， Yang R. F.， Imeta， 2023， 2（2）， e100
20	Liu S. Y.， Chen X.， Bao L. L.， Liu T.， Yuan P. Y.， Yang X. S.， Qiu X. Y.， Gooding J. J.， Bai Y. K.， Xiao J. J.， Pu F. X.， Jin Y.， Nat. Biomed. Eng.， 2020， 4（11）， 1063—1075
21	Khanum S.， Roberts J. M.， Heathcott R. W.， Bagley S.， Wilson T.， Gupta S. K.， Kirk M. R.， Heiser A.， Janssen P. H.， Wedlock D N.， Front. Microbiol.， 2022， 13， 918111
22	Yu J. J.， Wei Y.， Cui Z. P.， Tian J.， Cai H. B.， Zhang W. A.， ACS Macro Lett.， 2024， 13（2）， 195—200
23	Zhang K. X.， Yue Y. L.， Wu S. X.， Liu W.， Shi J. J.， Zhang Z. Z.， ACS Sensors， 2019， 4（5）， 1245—1251
24	Huang D. Q.， Yu J. J.， Tian J.， Cai H. B.， Zhang W. A.， Macromol. Rapid Commun.， 2025， 2400819
25	Liu C.， Zhao J. X.， Tian F.， Cai L. L.， Zhang W.， Feng Q.， Chang J. Q.， Wang F. N.， Yang Y. J.， Dai B.， Cong Y. L.， Ding B. Q.， Sun J. S.， Tan W. H.， Nat. Biomed. Eng.， 2019， 3（3）， 183—193
26	Li Q.， Zhang Z. W.， Wang F. C.， Wang X.， Zhan S. S.， Yang X. Q.， Xu C.， Liu D. B.， Sci. Adv.， 2023， 9（15）， eadf4568
27	Subedi P.， Schneider M.， Philipp J.， Azimzadeh O.， Metzger F.， Moertl S.， Atkinson M. J.， Tapio S.， Anal. Biochem.， 2019， 584， 113390
28	Kugeratski F. G.， Hodge K.， Lilla S.， McAndrews K. M.， Zhou X. N.， Hwang R. F.， Zanivan S.， Kalluri R.， Nat. Cell Biol.， 2021， 23（6）， 631—641
29	Hartl F. U.， Bracher A.， Hayer⁃Hartl M.， Nature， 2011， 475（7356）， 324—332
30	Hu J. P.， Song S. S.， Yu M. T.， Yu Y. H.， Ju Z. Y.， Wang Y. F.， Cao X. Y.， J. Mol. Model.， 2024， 30（5）， 134
31	Yao W. J.， Zhao Z. H.， Zhang J. M.， Kong B. H.， Sun F. D.， Liu Q.， Cao C. A.， Meat Sci.， 2024， 217， 109595
32	Yurchenco P. D.， C. S. H. Perspect. Biol.， 2011， 3（2）， a004911
33	Shao C.， Shen L.， Qiu C.， Wang Y.， Qian Y.， Chen J.， Quyang Z.， Zhang P.， Guan X.， Xie J.， Liu G.， Peng C.， Plant Biol.， 2021， 23（5）， 806—818
34	Chen L.， Zhong H. Y.， Kuang J. F.， Li J. G.， Lu W. J.， Chen， J. Y.， Planta， 2011， 234（2）， 377—390
35	Sies H.， Berndt C.， Jones D. P.， Annu. Rev. Biochem.， 2017， 86（1）， 715—748
36	Kültz D.， Annu. Rev. Physiol.， 2005， 67， 225—257
37	Mi W. N.， Wang C. Y.， Luo G.， Li J. H.， Zhang Y. Z.， Jiang M. M.， Zhang C. C.， Liu N. N.， Jiang X. X.， Yang G.， Zhang L. L.， Zhang G.， Zang Y. J.， Fu Y.， Cell Death Discov.， 2021， 7（1）， 375
38	Koplin A.， Preissler S.， Ilina Y.， Koch M.， Scior A.， Erhardt， M.， Deuerling E.， J. Cell Biol.， 2010， 189（1）， 57—68
39	Kramer G.， Boehringer D.， Ban N.， Bukau B.， Nat. Struct. Mol. Biol.， 2009， 16（6）， 589—597
40	Jahan K.， Nie H. T.， Yan X. W.， Fish Shellfish Immunol.， 2023， 134， 108607

[1]	LIU Xiaoli, LIU Yubo, LI Xuechen, CHEN Qiushi, FAN Qi, ZHANG Jianing, LI Wenli. Analysis of Glycosylation Modification of Human Erythropoietin Expressed in Pernyi Pupae [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(4): 20240479.
[2]	LI Jiaming, WANG Dan, FENG Yujun, YIN Hongyao. Self-assembly and Rheological Properties of N，N-diethanololeamide in Glycerol/Water Cosolvent [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(4): 20240528.
[3]	XIE Zhuoxue, KOU Yan, SHI Quan, TIAN Ying. Synthesis and Temperature Control Performance of Silica Gel Waste Composite Phase Change Materials [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(2): 20240372.
[4]	LIU Meng, XU Yi, YANG Fan, ZHOU Quan, REN Jing, REN Ruipeng, LYU Yongkang. Synthesis of COF-LZU1 in Acetate Buffer and Immobilized Enzyme Study [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(2): 20240368.
[5]	AN Sufeng, WANG Peng, WANG Kuanling, WANG Xuehai, LI Baozhong, GUO Xinwen. Regulating Co Species over Co/SSZ-39 Catalyst to Enhance the Low-temperature CH₄-SCR Activity [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2024, 45(8): 20240212.
[6]	LIU Xuan, CHEN Qipei, OU Jingmei, HOU Jian. Solid Tunable Ratiometric Fluorescence Thermometers Based on Triarylboron-Phase Change Materials [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2024, 45(8): 20240189.
[7]	LI Lin, MA Jing, XU Changlin, CHEN Tongyao, GUO Hengyao, LI Ziyou, WU Wenxin. Room Temperature Driven Sodium Humate-protected Carbon Nanoclusters for Fluorescent and Colorimetric Sensing of Ag⁺ and Temperature [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2024, 45(6): 20230510.
[8]	LIU Zhi, GU Junhong, LI Ningning, LIU Zhisheng, LIU Bin, LI Yangxue. Rapid Room-temperature Synthesis and Tetracycline Adsorption of Novel Ga-based Metal-organic Gels [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2024, 45(5): 20230485.
[9]	DONG Peiying, LIU Tong, QIN Weijie. A New Method for Large-scale Enrichment and Stepwise Identification of RNA-protein Complexes [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2024, 45(11): 20240091.
[10]	CAO Ting, SHU Weikang, WAN Jingjing. Plasmonic Composites Aid Semi-quantitative Analysis and Identification of Low-molecular-weight Metabolites by Mass Spectrometry [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2024, 45(11): 20240325.
[11]	ZHANG Yihan, HUA Tianyu, HOU Shijiao, ZHANG Yangyang, YIN Dan, JI Xiangbo, ZHANG Yanhao, PEI Congcong, ZHANG Shusheng. Tip Fe₂O₃ Nanorods Driven High-performance Mass Spectrometry Analysis for Constructing Metabolic Fingerprint of PM_2.5-exposed Mice [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2024, 45(11): 20240376.
[12]	SHI Qian, LIU Dongmei, FANG Xiaoni, LIU Baohong. High-throughput Analysis of Tyrosinase Activity and Inhibitors Based on Matrix-assisted Laser Desorption/ionization Mass Spectrometry [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2024, 45(11): 20240330.
[13]	JIANG Yan, CHEN Yanlin, SONG Gaoyu, CHEN Yanyan, BAI Jing, ZHU Yingdi, LI Juan. Bacterial Protein Profiling [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2024, 45(11): 20240345.
[14]	YAN Yongjie, GAO Wenbo, LU Chenhui, YANG Cheng, XU Shuting. Detection of Coffee Polyphenols in Nanoliter Cerebrospinal Fluid by Microextraction Coupled to Nanoelectrospray Ionization Mass Spectrometry [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2024, 45(11): 20240327.
[15]	ZHANG Lei, SHEN Huali. Quantitative Accuracy Evaluation of Mass Spectrometry Based Proteomics Methods Commonly Used in Biomarker Research [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2024, 45(11): 20240311.