SIRT1调节溶酶体功能和外泌体分泌 | Developmental Cell
Sirtuins是NAD+依赖性去乙酰化酶，其参与细胞对应激的反应并调节染色质结构、基因转录、细胞代谢、DNA修复和细胞增殖。Sirtuins由一系列翻译后修饰因子组成，也与衰老和长寿有关。它们具有了广泛的靶标，包括组蛋白、代谢酶、转录因子和转录共激活因子。Sirtuins的表达在衰老、代谢紊乱和癌症中出现紊乱。Sirtuins在癌症中的复杂作用可以通过看似相互矛盾的功能来证明，在某些情况下起着肿瘤抑制剂的作用，而在其他环境中则起着致癌基因的作用。最著名的成员Sirtuin 1（SIRT1）经常在乳腺癌中下调。SIRT1失调的遗传和代谢背景可能描述其肿瘤抑制功能，并且SIRT1的丢失与细胞周期缺陷、染色体不稳定性以及包括乳腺癌在内的几种癌症类型中的DNA修复受损有关。SIRT1在癌症中的功能的复杂性也因其在控制细胞内囊泡转运和细胞器功能（例如线粒体生物发生和自噬流）中的动态作用而恶化。来自康奈尔大学的研究人员在近期的Developmental Cell杂志上发表文章，鉴定了SIRT1的新型乳腺癌肿瘤抑制功能。他们报道SIRT1的损失损害溶酶体功能，导致促肿瘤发生外泌体和水解酶组织蛋白酶B的分泌增加。这些促肿瘤发生的外泌体可以重塑细胞外基质并增强培养的乳腺癌细胞的侵袭性。
该研究证明SIRT1的缺失增加了乳腺癌细胞中多泡体（MVB）的大小。这是由于溶酶体功能失调造成，其本该减少自噬作用和清除MVBs。MVB与质膜融合，释放外泌体，并且SIRT1缺陷细胞不仅增强了外泌体分泌，而且还有不同的外泌体蛋白质成分。在机制上，SIRT1缺失细胞中受损的溶酶体功能是由ATP6V1A表达的降低介导的。ATP6V1A编码液泡-ATP酶的亚基，负责晚期内体和溶酶体的酸化。作者发现SIRT1以非典型方式调节ATP6V1A表达，对其转录活性没有影响，而是增强ATP6V1A mRNA稳定性。SIRT1发挥这种功能的确切机制仍有待阐明。值得注意的是，该研究显示三阴性乳腺癌患者的肿瘤中ATP6V1A mRNA水平降低，并且这些水平与低SIRT1 mRNA水平相关，支持其发现的临床相关性。作者随后表明溶酶体酸化的药理学抑制和参与MVB与溶酶体融合的Rab7的敲低也增加了外泌体释放，SIRT1缺失细胞重复这一现象。此外，从SIRT1缺失细胞释放的外泌体富含泛素化蛋白，进一步支持SIRT1功能将MVB重定向至质膜，而不是自噬体用于溶酶体降解。先前的研究已经暗示外泌体分泌中的自噬和溶酶体机制，其中自噬相关蛋白ATG12-ATG3与Alix相互作用以控制基础自噬、晚期内体功能和外泌体的分泌。目前的研究提供了第一个证据表明受损的溶酶体改变了MVB的命运，为外泌体生物发生的机制提供了新的见解。
浸润性乳腺癌细胞中SIRT1的敲除增加了非囊泡组织蛋白酶B的分泌。当与来自SIRT1缺失细胞的外泌体共同施用时，组织蛋白酶B在体外诱导MCF10AT1细胞的侵入行为。这通过参与细胞代谢、细胞生长、血管生成和转移增加了溶酶体功能在癌症中的已知作用。除了改变水解酶的分泌外，SIRT1敲低还与含有泛素化蛋白质（survivin和组蛋白）的外泌体的释放增加有关。用来自SIRT1敲低侵袭性乳腺癌细胞的外泌体处理的非侵袭性MCF10AT1细胞显示增殖和侵袭增加；然而，改变细胞生长和侵袭的精确外泌体组分仍有待确定。此外，人们越来越认识到外泌体和细胞外囊泡的子集可能在癌症中发挥不同的功能。
癌细胞可利用溶酶体功能以促进肿瘤进展。即，癌细胞通过自噬和巨胞饮作用循环营养物以促进细胞生长，并通过释放MMP和组织蛋白酶促进侵袭和转移。所以，靶向溶酶体功能已成为癌症的潜在治疗靶标。但作者认为应谨慎对待这种方法，因为研究结果表明溶酶体功能的改变对周围的侵袭性较小的癌细胞具有促肿瘤发生作用。虽然在该研究中没有特别探究，但源自SIRT1缺失细胞的外泌体也可能影响肿瘤微环境中的其他细胞，包括非致瘤细胞、免疫细胞和成纤维细胞。肿瘤微环境的不同区室之间的外泌体交换已成为肿瘤进展的关键调节因子；因此，溶酶体功能抑制剂的细胞自主和非自主效应仍有待详细研究，以确定这种治疗方法是否会产生临床益处。
模式图
SIRT1在促进乳腺癌进展中发挥多效作用。该研究表明浸润性乳腺癌细胞中SIRT1的缺失限制了溶酶体酸化并使MVB重新导向与细胞表面融合，从而增加了外泌体和水解酶的分泌。这些分泌的因子一起增加了侵袭性较小的癌细胞的侵袭和增殖。虽然SIRT1缺失细胞的分泌蛋白组的体内相关性未知，但证据表明SIRT1的丧失足以改变细胞间通讯和受体癌细胞的行为。该研究为癌症中的溶酶体生物学提供了新的见解，并开启了关于外泌体成分包装调控和外泌体对肿瘤微环境中受体细胞的影响的新见解。
参考文献：Latifkar A, Ling L, Hingorani A, Johansen E, Clement A, Zhang X, Hartman J, Fischbach C, Lin H, Cerione RA, Antonyak MA. Loss of Sirtuin 1 Alters the Secretome of Breast Cancer Cells by Impairing Lysosomal Integrity. Dev Cell. 2019 May6;49(3):393-408.e7. doi: 10.1016/j.devcel.2019.03.011. Epub 2019 Apr 11.
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