景杰学术 | 报道
前列腺癌（Prostate Cancer，PCa）是中老年男性泌尿生殖系统中最常见的恶性肿瘤之一。CAV1（Caveolin 1）的表达和分泌与PCa的进展密切相关——CAV1被证明能提高癌细胞存活率，刺激PCa细胞增殖[1]，并具有促血管生成作用，患者血清CAV1被评估为侵袭性前列腺癌的预后标志物。CAV1中和抗体已被证明可以抑制PCa疾病进展，但这一现象与传统的外泌体分泌不一致——外泌体中分泌的CAV1蛋白[2]，其抗原表位隐藏在囊泡腔内，无法被抗体中和。表明CAV1可能存在某种非传统外泌体途径的分泌方式。
澳大利亚科学院院士Robert Parton团队在Autophagy（IF=16.016）杂志发表了题为“An inverted CAV1 (caveolin 1) topology defines novel autophagy-dependent exosome secretion from prostate cancer cells”的文章，首次报道特定类型的PCa可以以反向囊泡的形式分泌具有生物活性的CAV1，这种包含CAV1的新型外泌体通过非典型的分泌性巨噬/自噬途径被释放。
研究人员通过电子显微镜，单分子荧光显微镜和蛋白质组学对分离的囊泡进行表征检测，发现CAV1可以从特定PCa类型中以与生物活性CAV1分泌特征一致的反向囊泡形式分泌，这是一类直径约为40 nm的新型外泌体，包含约50-60个CAV1拷贝，并且能够通过非典型的分泌性巨噬/自噬途径被释放。1、LNCaP细胞分泌抗体可及性的CAV1蛋白
CAV1可能存在某种非传统外泌体途径的分泌方式。为阐明CAV1的分泌机制，研究人员分别用LNCaP和PC3细胞系模拟PCa疾病早期和发展期，分析两种细胞系中CAV1的分泌情况。结果表明两种细胞系表现出不同的分泌谱，CAV1在LNCaP细胞中以非典型且抗体可及的形式释放（下图），称之为c-外泌体(CAV/小泡蛋白-外泌体)。细胞内Ca2+水平影响CAV1的释放，CAVIN1的表达将CAV1隔离在PM的小泡内，抑制CAV1的分泌。2、LNCaP细胞释放CAV1的分子和超微结构分析
研究人员使用优化的GFP-Trap纯化方式分离得到CAV1颗粒进行蛋白质组学分析，发现与突触内囊泡和突触囊泡形成有关蛋白质(GLUT4/Synaptogyrin)存在显著差异。重要的是，常见的外泌体蛋白（如FLOT1、FLOT2或TSG101）并未观察到显著差异，这进一步证实YFP-CAV1颗粒不是由常规外泌体释放的。进一步电子显微镜（EM）检测发现CAV1颗粒呈现常规球形囊泡形式，直径和形态均匀，小于常规外泌体(~100-200 nm)和质膜小泡(50 - 80 nm)(下图A)，荧光相关光谱(FCS)定量表明每个c-外泌体中包含50 - 60个蛋白质(下图D)。值得注意的是，YFP-CAV1在PC3细胞中的分布明显不同于LNCaP细胞。平坦的PM上有大量的CAV1富集，但主要分布在核内体隔室的细胞质面，并在核内体囊泡内聚集，表明PC3中CAV1的表达主要导致内体定位。图、 LNCaP细胞中c-外泌体和YFP-CAV1的高分辨率分析3、自噬途径是LNCaP细胞释放CAV1的关键
自噬参与非经典途径蛋白质的释放，在表达YFP-CAV1的LNCaP细胞中进行免疫荧光，发现血清饥饿6小时有效地诱导了自噬小体的积累，且YFP-CAV1与LC3B（自噬体Marker）共定位(下图A)，这表明CAV1在LNCaP细胞中进入自噬体分选。为揭示自噬途径在清除CAV1中的潜在作用，研究人员利用siRNA干扰在自噬的不同阶段发挥作用的ATG5、ATG9A和ATG12的基因表达，发现能够显著抑制自噬小体的形成(下图A,B)，显著降低血清饥饿诱导的细胞自噬水平(下图C,D)。ATG敲低细胞系的自噬中断导致血清饥饿的LNCaP细胞中YFP-CAV1蛋白水平显著上调(下图C,E)。这些数据表明，自噬对于清除LNCaP细胞中的CAV1是必不可少的。图、LNCaP细胞分泌CAV1通过自噬依赖途径介导总之，本项研究运用蛋白质组学等技术，发现了一种新的抗体可达的CAV1囊泡释放的非传统途径，并证明自噬途径是CAV1分泌的必要机制，为CAV1从正常的质膜转移到反向囊泡的易位提供了新的见解。本文的研究表明——评估膜脂环境、自噬途径和CAV1分泌途径之间的关系，对前列腺癌的治疗具有重要意义。
1. Bartz R., et al., 2008, Caveolin-1 secreting LNCaP cells induce tumor growth of caveolin-1 negative LNCaP cells in vivo. Int J Cancer.2. Campos A., et al., 2019, Cell intrinsic and extrinsic mechanisms of Caveolin-1-enhanced metastasis. Biomolecules.3. Nicholas Ariotti., et al., 2021, An inverted CAV1 (caveolin 1) topology defines novel autophagy-dependent exosome secretion from prostate cancer cells. Autophagy.本文由景杰学术团队报道，欢迎转发到朋友圈。如有转载、投稿等其他合作需求，请文章下方留言，或添加微信ptm-market咨询。
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邹文安