Dev Cell | 溶酶体的完整性如何影响乳腺癌的浸润？

来源：BioArt

已有许多报道发现，恶性程度高的肿瘤细胞来源的外泌体能促进细胞增殖和侵袭转移【1】。细胞分泌的外泌体包括多种蛋白和RNA，外泌体通过这些内容物影响发挥作用。直径30-150纳米的外泌体被包裹在多囊泡（multi-vesicular bodies MVBs）。MVBs与细胞膜融合之后，将外泌体内容物释放到细胞外。有研究发现，溶酶体功能的失调会导致外泌体合成增多，多囊泡与细胞膜融合增多，从而导致外泌体分泌增加。溶酶体的功能失调会破坏溶酶体降解活性，导致多囊泡体积变大，之后与细胞膜融合，外泌体分泌增加。

2019年4月11日，来自美国康奈尔大学的Richard A. Cerione课题组在 Developmental Cell 在线发表题为Loss of Sirtuin 1 Alters the Secretome of Breast Cancer Cells by Impairing Lysosomal Integrity的文章，揭示了Sirtuin1（SIRT1）缺失可改变溶酶体的完整性，从而影响乳腺癌细胞外泌体的成分，进而可促进乳腺癌的浸润。

本文章发现，Sirtuin 1（SIRT1）在恶性程度高的乳腺癌中表达明显降低，SIRT1表达的降低导致溶酶体液泡型氢离子泵亚基（A subunit of the lysosomal vacuolar-type H+ ATPase proton pump，ATP6V1A）的转录本稳定性降低。ATP6V1A表达降低引起溶酶体pH值无法正常降低，溶酶体功能受损，外泌体分泌增加。外泌体分泌的水解酶、组织蛋白酶等增加，降解细胞外基质，促进乳腺癌浸润。

SIRT1也被成为“长寿基因”。将SIRT1异位表达在酵母和哺乳动物细胞中会延长寿命【2】。SIRT1在肿瘤细胞中的作用有多面性。有些报道发现SIRT1会促进某些类型的肿瘤【3】。然而也有一些发现显示在恶性程度高的乳腺癌中SIRT1是一个肿瘤抑制蛋白，SIRT1的降低会促进肿瘤转移【4】。本研究发现，在转移能力高的乳腺癌三阴性乳腺癌中SIRT1的表达明显降低。在MDA-MB-231细胞中沉默SIRT1的表达，会导致细胞中多囊泡变大，外泌体分泌增多。分析对照组和SIRT1沉默细胞组外泌体的成分发现，SIRT1沉默后外泌体中含有大量被泛素化的蛋白但未降解的蛋白，其中包括水解酶，蛋白分解酶等，并且这些蛋白之后会分泌到细胞外。在SIRT1沉默的细胞中，多囊泡中RAB27A的含量会增加，RAB27能够促进多囊泡和细胞膜的融合。

进一步研究发现SIRT1的沉默会干扰溶酶体降解多囊泡的能力。如果沉默了促进多囊泡和溶酶体融合的Rab7分子也会导致多囊泡变大，与SIRT1沉默的细胞表型非常相似。SIRT1的沉默通过抑制ATP6V1A转录本的稳定性，从而抑制细胞内溶酶体的酸化。ATP6V1A的mRNA的3'UTR含有非常多A-U富集的结构和多个U组成的结构，其他溶酶体相关的基因不含有这些结构。这些特殊的结构导致SIRT1的沉默会影响ATP6V1A转录本的稳定性。推测其中的机制是SIRT1的沉默导致某个蛋白的乙酰化，从而此蛋白失活。此蛋白或许能够与ATP6V1A的转录本结合，维持转录本的稳定性。但遗憾的是，本研究未鉴定出SIRT1的作用底物，未能解释其中具体机制。

这项研究不仅揭示了低表达的SIRT1是如何通过外泌体影响乳腺癌浸润的，另外SIRT1与溶酶体功能之间的联系或许也能够解释SIRT1降低如何对衰老和神经退行性疾病产生负面影响。其中的具体机制还需要更多研究来阐明，或许会给疾病带来曙光。