一文帶你了解巨自噬及其實體瘤治療中進展

自噬因其在細胞器和蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)、細胞質(zhì)量控制和新陳代謝中的作用而廣為人知。自噬機制也適用于蛋白質(zhì)運輸和非傳統(tǒng)的分泌途徑。一些具有關(guān)鍵信號功能的因子不能進入常規(guī)的分泌途徑，但可以通過自噬介導(dǎo)的方式分泌。另外它在實體瘤治療中發(fā)揮什么樣的作用呢？本文將全面解析~

本文簡介：

這篇文章¹發(fā)表在期刊: Molecular Cancer，該期刊在最近一年的影響因子為27.401比上一年增加了12.099。增長的幅度很大。Molecular Cancer由BioMed Central出版社發(fā)行，就是那個旗下不少雜志被大家吐槽審稿偏慢、收費偏高的BMC。而至于本文有必要提前說明：在哺乳動物細胞中觀察到了三種類型的自噬：巨型自噬、微型自噬和伴侶介導(dǎo)的自噬。在這篇綜述文章中，作者將重點介紹巨型自噬(以下稱為自噬)。

小編整理：

在這里還為大家整理出做自噬相關(guān)的誘導(dǎo)劑和抑制劑，希望這些工具藥可以幫助大家。

除了選用上述工具藥外，一般還需結(jié)合遺傳學(xué)技術(shù)對自噬相關(guān)基因進行干預(yù)：包括反義RNA干擾技術(shù)（Knockdown）、突變株篩選、外源基因?qū)氲取?/p>

文章解析：

• 降解性巨細胞自噬的基本分子機制

巨自噬(以下簡稱自噬)是在細胞質(zhì)的一段周圍形成雙膜泡(自噬小體)的過程。一旦自噬小體形成，它們既可以與溶酶體融合形成自溶酶體，也可以將內(nèi)體起源的細胞器聚集在一起，形成具有單一限制膜的雙酶體。內(nèi)吞作用使物質(zhì)能夠從外部環(huán)境轉(zhuǎn)運，如吞噬作用。吞噬作用是大分子或完整微生物的內(nèi)吞作用。質(zhì)膜的突起包圍細胞外的貨物，并將其內(nèi)化成單膜結(jié)構(gòu)稱為吞噬小體，然后將吞噬小體運輸?shù)饺苊阁w進行降解。內(nèi)吞作用(這里顯示的是網(wǎng)狀蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞作用)包括質(zhì)膜內(nèi)陷和細胞內(nèi)小泡的生物發(fā)生。這些小泡融合并形成稱為早期內(nèi)小體(EE)。EE貨物可以通過回收內(nèi)小體循環(huán)到質(zhì)膜，通過反轉(zhuǎn)錄復(fù)合物運輸?shù)礁郀柣w或從高爾基體運輸，或者通過多囊泡體(MVB)傳送到溶酶體。在巨自噬過程中，形成了雙膜結(jié)構(gòu)稱為自噬小體，將自噬貨物運送到溶酶體或與MVB融合。自噬和內(nèi)吞途徑在某些階段協(xié)同作用，并共享分子機制的許多組成部分（Fig. 1）。

自噬小體的形成主要經(jīng)歷了五個階段--初始階段、成核階段、伸長階段、融合階段和貨物降解階段。在自噬啟動階段之前，mTORC1被抑制。mTORC1受到細胞和環(huán)境壓力的抑制，如葡萄糖或氨基酸剝奪、DNA損傷或缺氧。mTORC1由三個核心成分組成：mTOR(高度保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，屬于PI3K相關(guān)激酶家族)、Raptor(與mTOR相關(guān)的調(diào)節(jié)蛋白，負責mTORC1的定位和底物募集)和mLST8。除了這三個核心成分外，mTORC1還含有兩個抑制亞基DEPTOR(含DEP結(jié)構(gòu)域的mTOR相互作用蛋白)和PRAS40(40 kDa富含脯氨酸的Akt底物)。細胞能量的降低激活了應(yīng)激反應(yīng)代謝調(diào)節(jié)因子AMPK(AMP激活的蛋白激酶)，AMPK通過激活結(jié)節(jié)性硬化癥復(fù)合體(TSC)間接抑制mTORC1，或直接通過蛋白激酶A(PKA)磷酸化RAPTOR來抑制mTORC1。TSC通過將Rheb GTPase從活躍的GTP結(jié)合形式轉(zhuǎn)換為非活躍的GDP結(jié)合狀態(tài)來抑制mTORC1。

對于感知營養(yǎng)水平，溶酶體上mTORC1的存在是至關(guān)重要的。作為對氨基酸的響應(yīng)，溶酶體上的mTORC1可以被Rag和Rheb鳥苷三磷酸酶(GTPases)激活，并能觸發(fā)合成代謝過程。Rag-mTORC1激活的一個關(guān)鍵分子是液泡H⁺ATPase(V-ATPase)，它將ATP水解(外周V1結(jié)構(gòu)域)與通過溶酶體膜的質(zhì)子轉(zhuǎn)運體(完整的V0結(jié)構(gòu)域)結(jié)合起來，使溶酶體酸化，使其具有降解功能。當溶酶體管腔內(nèi)氨基酸水平較低時，V-ATPase抑制Rag GTP酶的活性。相反，當氨基酸豐富時，V-ATPase會發(fā)生構(gòu)象變化，導(dǎo)致Rag異源二聚體激活，mTORC1重新聚集到溶酶體中(Fig.2)。當氨基酸和生長因子豐富時，溶酶體通常位于靠近質(zhì)膜的地方。相反，當它們受到限制時，Rap1-GTP酶會將溶酶體困在核周區(qū)域，降低溶酶體的豐度，從而減少可供mTORC1激活的溶酶體表面，從而抑制mTORC1信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。MTORC1失活導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子TFEB和TFE3快速移位到細胞核?；钚訲FEB上調(diào)溶酶體基因和自噬關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子的表達，包括與自噬和自溶酶體形成有關(guān)的幾種蛋白。因此，TFEB有助于自噬和溶酶體的同步化。TFEB還可以介導(dǎo)溶酶體的胞吐和其貨物的分泌，包括蛋白水解酶，如組織蛋白酶，從而導(dǎo)致細胞外基質(zhì)重塑和癌細胞的侵襲。

自噬機制的早期階段是ULK1(unc51樣自噬激活激酶1)復(fù)合體的激活。該復(fù)合體由ULK1、FIP200、ATG13和ATG101組成(Fig. 3)。ULK1復(fù)合體形成點狀結(jié)構(gòu)，通常與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有關(guān)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)為許多膜來源提供局部支持，并啟動omegasome(內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜富含磷脂酰肌醇-3-磷酸(PI3P)的亞區(qū))形成隔離膜(通常稱為噬菌體)。在omegasome中，ATG9小泡和外殼蛋白復(fù)合體II(COPII)小泡被招募來拉長自噬小體。其余脂質(zhì)雙分子層的來源目前尚不清楚。ATG9在營養(yǎng)豐富的條件下通過高爾基體網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)體系統(tǒng)遷移，并在自噬誘導(dǎo)的情況下與自噬小體短暫結(jié)合。ATG9通過循環(huán)內(nèi)小體運輸可能是自噬小體發(fā)生的基本步驟，因為在循環(huán)內(nèi)小體過程中，ATG9與ATG16L1以VAMP3依賴的方式相遇并融合。

自噬一旦激活，ULK1就會磷酸化III型磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)復(fù)合體I(由Vps34、VPS15、Beclin1、ATG14L和NRBF2組成；Fig.3）VPS34產(chǎn)生PI3P，使自噬相關(guān)的PI3P結(jié)合蛋白如WIPI和DFCP1得以募集。在某些情況下，例如剪切應(yīng)力，PI3KC2依賴于α和Vps34獨立地生成PI3P。吞噬細胞的擴張需要ATG2A-WIPI4復(fù)合物介導(dǎo)ER-吞噬細胞，并讓脂質(zhì)膜從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和囊泡到吞噬細胞的轉(zhuǎn)移。自噬小體形成的關(guān)鍵分子事件之一是ATG8家族蛋白被磷脂酰乙醇胺脂化(PE)。哺乳動物表達ATG8蛋白的兩個亞家族：LC3亞家族，由LC3A、LC3B、LC3B2和LC3C (這里稱為LC3；微管相關(guān)蛋白輕鏈3)和由GABARAP、GABARAPL1和GABARAPL2組成的GABARAP亞家族(這里稱為GABARAP)。LC3和GABARAP的脂化反應(yīng)是由類E1激活酶ATG7、類E2結(jié)合酶ATG3催化的膜依賴性過程，并被上一步形成的ATG12-ATG5-ATG16L1系統(tǒng)促進。半胱氨酸蛋白酶ATG4B執(zhí)行兩個LC3/GABARAP處理事件：啟動新合成的Pro-LC3/GABARAP以實現(xiàn)脂化(新翻譯的LC3B，稱為PRO-LC3，在C-末端被半胱氨酸蛋白酶ATG4B切割，得到LC3-I)和在自溶酶體中貨物降解后脂化LC3/GABARAP的去調(diào)節(jié)（Fig.4）。ATG4B被認為是ATG4的主要異構(gòu)體，因為它對所有底物具有最寬的譜，其次是ATG4A，而ATG4C和ATG4D的活性最低。LC3-I最終與PE分子結(jié)合形成膜結(jié)合型LC3-II。LC3-II特異性地針對伸長的自噬體，在與溶酶體融合之前一直停留在自噬小體上。自噬體膜的正確關(guān)閉需要ESCRT-III組分CHMP2A和VPS34的活性，而LC3亞家族主要介導(dǎo)吞噬體的伸長，GABARAP蛋白可能在自噬小體的最終封閉中起作用。GABARAP亞家族正向調(diào)節(jié)ULK1的活性和吞噬細胞的形成以響應(yīng)饑餓刺激。另一方面，LC3亞家族負向調(diào)節(jié)ULK1。

自噬小體沿微管運輸，需要動力蛋白的作用。因此，抑制動力蛋白或微管會導(dǎo)致自噬的抑制。降解的自噬最終以封閉的自噬小體與溶酶體融合而達到頂峰，在溶酶體中貨物最終被降解。自噬小體與溶酶體的融合是由自噬小體上的Synaxin-17(STX17)調(diào)控的，自噬小體通過Qbc-SNARE SNAP29(突觸體相關(guān)蛋白29)將VAMP8(囊泡相關(guān)膜蛋白8)結(jié)合到溶酶體膜上。輔助蛋白如ATG14和同型融合、蛋白分類(HOPS)拴系復(fù)合體、ESCRT、RAB7和C類VPS蛋白也是必需的。一些研究表明，在自噬體成熟過程中，激酶ULK1調(diào)節(jié)STX17的參與。未磷酸化的ULK1招募STX17并增加其對SNAP29的親和力。蛋白激酶Cα(PKCα)介導(dǎo)的ULK1磷酸化不改變其激酶活性，但降低自噬小體-溶酶體融合。MTORC1的失活可能還需要促進自噬小體和溶酶體之間的融合，除了控制復(fù)合物i中的自噬誘導(dǎo)外，復(fù)合物VPS34-beclin1還在自噬小體與溶酶體作為復(fù)合物ii的融合中發(fā)揮作用（Fig.3）。UVRAG與ATG14L競爭結(jié)合Beclin1，UVRAG刺激RAB7GTP酶活性，自噬小體與溶酶體或多囊體融合(晚期內(nèi)小體；MVBs)Vps34-Beclin1-UVRAG復(fù)合物也可能通過Bif-1/內(nèi)嗜素B1介導(dǎo)的Vps34激活而促進自噬。

• 自噬在實體瘤進展和治療中的作用

自噬無疑是一種重要的腫瘤抑制機制，通過執(zhí)行溶酶體降解細胞中的有毒物質(zhì)，并通過具有信號功能的蛋白質(zhì)和激素介導(dǎo)細胞間的通訊，這些蛋白質(zhì)和激素可以通過自噬介導(dǎo)的方式分泌出來，從而維持細胞內(nèi)的動態(tài)平衡。在癌變的早期階段，自噬具有顯著的細胞保護和腫瘤抑制潛能。這一過程的功能障礙與癌癥發(fā)展的風險增加有關(guān)。在40-75%的散發(fā)性人類乳腺癌和卵巢癌中觀察到BECN1基因的單倍性不足，超過25%的胃和結(jié)直腸腫瘤中ATG2B、ATG5、ATG9B或ATG12基因中的一個基因單倍性不足。在多種癌癥類型中，ATG5突變和選擇性mRNA剪接破壞了ATG16L1與ATG5的結(jié)合，并破壞了ATG12-ATG5的結(jié)合。此外，ATG16L2在幾種腫瘤中過表達，并與ATG16L1競爭結(jié)合ATG5，導(dǎo)致ATG16L1蛋白酶體降解和自噬中斷。自噬的腫瘤抑制作用還受到一些腫瘤抑制因子的刺激，包括PTEN、TSC或DEPTOR(自噬相關(guān)蛋白在實體癌中的作用總結(jié)見表1)。

然而，如果腫瘤發(fā)生已經(jīng)啟動，自噬可以進一步支持腫瘤的發(fā)展。許多侵襲性腫瘤需要自噬來促進重要的促癌過程(例如，自噬使ERBB2(Erb-B2受體酪氨酸激酶2)能夠運輸并支持ERBB2驅(qū)動的乳腺癌的腫瘤發(fā)生。自噬活性增強介毒性應(yīng)激或凋亡，抑制免疫監(jiān)視，而起到抗癌治療的作用。自噬還增加腫瘤細胞的代謝可塑性，使它們能夠在不利條件下存活，并支持癌癥干細胞的形成。由于已觀察到誘導(dǎo)自噬是許多細胞毒性抗癌療法的副作用，從而導(dǎo)致治療抵抗，因此提出了大量使用自噬抑制劑來提高療效。抑制腫瘤微環(huán)境中的自噬可以擾亂腫瘤和間質(zhì)細胞之間的代謝通訊，降低轉(zhuǎn)移腫瘤細胞的細胞運動性。此外，結(jié)節(jié)性硬化癥復(fù)合體2(Tsc2)的缺失使癌細胞對奈非那韋-硼替佐米(nelfinavir-bortezomib，nelfinavir-bortezomib)治療更敏感。另一方面，自噬誘導(dǎo)導(dǎo)致觸發(fā)EMT的轉(zhuǎn)錄因子水平下降，降低Pfkfb3的表達，并導(dǎo)致乳腺癌干細胞的轉(zhuǎn)移休眠。因此，許多研究都證明了自噬在癌癥治療中的益處，特別是在誘導(dǎo)免疫原性細胞死亡方面。腫瘤細胞因自噬細胞死亡而死亡，導(dǎo)致免疫細胞向腫瘤部位募集，并激活腫瘤特異性免疫反應(yīng)。因此，能量限制(通過滅活mTORC1促進自噬)導(dǎo)致免疫系統(tǒng)對腫瘤的控制增強，但這僅限于能夠自噬的腫瘤。

自噬可能是腫瘤微環(huán)境(TME)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子之一。EVs（胞外小泡）中所含的一種或多種依賴自噬的分泌性可溶性因子可能使非腫瘤細胞在腫瘤微環(huán)境中代謝，刺激細胞增殖，產(chǎn)生侵襲表型，促進免疫抑制。自噬促進了某些細胞質(zhì)蛋白非常規(guī)分泌物質(zhì)的選擇，這一事實支持了這一TME調(diào)節(jié)理論。當然需要完整的自噬機制才能分泌多種有利于侵襲的因子，包括白細胞介素-6(IL-6)、基質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP2)和白細胞介素5A(Wnt5A)。自噬也與外泌體和自噬內(nèi)含體的生物發(fā)生和分泌密切相關(guān)。

• 自噬與MVB

自噬和內(nèi)吞途徑在管理動態(tài)平衡的許多方面都很重要，因為胞吞和自噬都是將細胞物質(zhì)運送到溶酶體進行降解的途徑。自噬和胞吞似乎在很大程度上是相互聯(lián)系的，因為自噬的貨物可以被來自多囊泡小體(MVB)的自噬內(nèi)含體釋放，而磷脂酰肌醇-3-磷酸(PI3P)對內(nèi)吞體和自噬小體的發(fā)生都是必不可少的，MVB作為PI3P的定位促進了晚期內(nèi)小體和溶酶體的微管依賴的移位到細胞外圍。這種PI3P依賴的溶酶體轉(zhuǎn)位到細胞外周促進了mTORC1激活。大部分細胞PI3P是由復(fù)合體II中的III類PI3K VPS34產(chǎn)生的。VPS34在內(nèi)體上的結(jié)合和激活是通過鳥嘌呤核苷酸交換因子Rabex5(RAB鳥嘌呤核苷酸交換因子1)將RAB5募集到內(nèi)體而啟動的。Vps34然后產(chǎn)生PI3P，增加RAB5和其他下游效應(yīng)物的結(jié)合，包括早期內(nèi)體自身抗原1(EEA1)，肝細胞生長因子調(diào)節(jié)的酪氨酸激酶底物(HRS；ESCRT-0亞基)，通過ESCRT募集到內(nèi)體調(diào)節(jié)MVB的形成，以及內(nèi)體分選nexin蛋白家族(SNX)。SNX3的過表達可能會改變內(nèi)小體的形態(tài)，并延遲內(nèi)小體向溶酶體的轉(zhuǎn)運。SNX18被鑒定為自噬小體形成的正調(diào)控因子。因此，Vps34通過EAA1和其他RAB5效應(yīng)器，在MVB中的囊泡內(nèi)陷和貨物選擇，以及自噬小體與溶酶體的融合中發(fā)揮關(guān)鍵作用。抑制Vps34導(dǎo)致自噬、囊泡運輸以及內(nèi)吞循環(huán)和分選功能障礙。此外，像Beclin1和ATG14L這樣調(diào)節(jié)PI3P水平的蛋白質(zhì)是自噬的正調(diào)節(jié)因子。一些數(shù)據(jù)表明，由于內(nèi)吞體內(nèi)PI3P的積聚抑制胞吐作用，因此表面輸送需要MTM1介導(dǎo)的PI3P的水解。Vps34的藥理抑制可以部分逆轉(zhuǎn)MTM1突變引起的缺陷。

伴隨著內(nèi)體成熟，早期內(nèi)體RAB5轉(zhuǎn)化為晚期內(nèi)體RAB7，活性貨物通過ESCRT復(fù)合體分選為腔內(nèi)小泡(ILV)。Rabex5和RAB5之間的正反饋環(huán)使內(nèi)體從早期到晚期的轉(zhuǎn)變變得復(fù)雜。研究表明，SAND1/MON1A需要通過取代Rabex5離開內(nèi)膜來阻斷這一正反饋環(huán)。SAND1/MON1A還管理RAB7的招募工作(參見圖5)。

然后，Vps34以RAB7依賴的方式將TBC1D2蛋白招募到內(nèi)體，以進一步滅活RAB5，促進內(nèi)體成熟。Vps34抑制會導(dǎo)致RAB7的過度激活、自溶酶體功能障礙、非典型外泌體的釋放增加。有趣的是，RAB7可以同時參與MVBs的降解和/或MVBs相關(guān)的分泌，因為它調(diào)節(jié)自溶酶體的成熟，同時調(diào)節(jié)含有Syntenin和Syndecan的外泌體的分泌。RAB7相關(guān)的內(nèi)體過程不僅依賴于基于RAB7 GTP的狀態(tài)，還依賴于泛素的修飾。在晚期內(nèi)酶體/溶酶體途徑中，內(nèi)酶體的成熟伴隨著晚期內(nèi)酶體膜上的PI3P向PI(3，5)P₂的轉(zhuǎn)化。這一過程依賴于PIKfyve(磷酸肌醇激酶，F(xiàn)YVE型含鋅指)。因此，PIKfyve的活動對于將貨物分揀到MVB上至關(guān)重要。自噬和內(nèi)溶酶體系統(tǒng)除了在細胞廢物的降解和回收中發(fā)揮作用外，還可以在分泌途徑中發(fā)揮關(guān)鍵作用(見圖6)。

自噬物質(zhì)可由多囊泡體(MVB)衍生的自噬內(nèi)含體釋放。多囊泡體(MVB)是含有許多腔內(nèi)小泡(ILV)的晚期內(nèi)小體，這些小泡是由內(nèi)膜內(nèi)陷形成的。ILV在內(nèi)體早期開始產(chǎn)生，并積累到內(nèi)體晚期。ILV的體外萌發(fā)受Syntenin-syndecan相互作用的調(diào)節(jié)需要Alix，已知Alix與包括TSG101和CHMP4在內(nèi)的幾種ESCRT蛋白相互作用。多囊泡體可與質(zhì)膜融合，將腔內(nèi)小泡(ILV)以外泌體的形式釋放到細胞外間隙。在外泌體生物發(fā)生過程中，Alix與支架蛋白syntenin形成復(fù)合物，介導(dǎo)貨物裝載到外泌體中，并促進外泌體釋放。這些Alix依賴的過程是由ATG12-ATG3控制的，缺乏ATG12-ATG3的細胞表現(xiàn)出外泌體生物發(fā)生減少。ATG12-ATG3和Alix均促進基礎(chǔ)自噬通量，但不促進饑餓誘導(dǎo)的自噬通量。一些結(jié)果表明，激活的c-Src促進了外泌體的分泌。Alix被鑒定為c-Src-exosome中的一種相互作用蛋白，導(dǎo)致c-Src轉(zhuǎn)化細胞的外泌體分泌上調(diào)。小GTP酶ADP核糖化因子6(Arf6)及其效應(yīng)磷脂酶D2(PLD2)也調(diào)節(jié)Syntenin途徑。RAB27a和/或RAB27b活性的喪失顯著破壞了MVBs的形態(tài)及其與質(zhì)膜的對接。MVB的關(guān)鍵質(zhì)膜的?？亢头置谑乔忠u性肌動蛋白結(jié)構(gòu)，稱為內(nèi)陷?？缱銊游锿ㄟ^基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)的局部沉積來降解細胞外基質(zhì)，并控制癌細胞的侵襲。WDFY2蛋白在轉(zhuǎn)移性癌癥(如卵巢癌和前列腺癌)中經(jīng)常丟失。WDFY2通過與VAMP3的相互作用，限制含有MMP14的VAMP3囊泡萌發(fā)。一旦WDFY2缺失，這種陰性對照就會被破壞，MMP14更快地再循環(huán)到質(zhì)膜上會增加基質(zhì)降解和細胞侵襲。此外，長非編碼RNA HOTAIR促進VAMP3與SNAP23的共定位，導(dǎo)致肝細胞癌中MVBs與質(zhì)膜和外泌體分泌的融合。HOTAIR還通過上調(diào)ATG3和ATG7來激活自噬。長鏈非編碼RNA (LINC00511)通過調(diào)節(jié)RAB27B的表達以及參與MVB運輸和與質(zhì)膜融合來促進外泌體的分泌。LINC00511在多種癌癥中高度表達，并與不良的臨床結(jié)果相關(guān)。LINC00511基因敲除可抑制滋養(yǎng)層細胞的增殖、侵襲和自噬。

然而，在健康細胞中，大多數(shù)MVB與溶酶體融合，導(dǎo)致其內(nèi)容降解。干擾素-α/β誘導(dǎo)的泛素樣蛋白ISG15對MVB蛋白TSG101進行ISG修飾，誘導(dǎo)其聚集和降解，從而影響外泌體的分泌。當MVBs與溶酶體或自噬小體的融合被抑制時，外泌體的分泌被恢復(fù)，這表明抑制外泌體的分泌主要是由溶酶體誘導(dǎo)MVBs降解所介導(dǎo)的。ISG化可減少MVB的數(shù)量，但不能抑制ILV的形成。它還促進了MVB的選擇性自噬和降解，而不會引發(fā)全球自噬反應(yīng)。MGRN1還可以通過泛素化TSG101來觸發(fā)MVBs與溶酶體的融合。

有趣的是，貨物蛋白的泛素化也可以深刻地影響MVB的命運。當含有泛素化主要組織相容性復(fù)合體(MHC-II)的MVB在未成熟的樹突狀細胞中進行溶酶體降解時，非泛素化的MHC-II被放入含CD9的MVBs中，作為激活的樹突狀細胞的質(zhì)膜融合和分泌的靶點。外泌體可能優(yōu)先由高膽固醇的微血管分泌，而低膽固醇的微血管則被降解。MVB的另一種命運也可能取決于與動力蛋白或激肽的聯(lián)系。與動力蛋白馬達蛋白連接(負向末端定向轉(zhuǎn)運)導(dǎo)致MVB在細胞核周圍聚集，并通過招募HOPS復(fù)合體而導(dǎo)致貨物的溶酶體降解。相反，與激動素的連接(加上末端定向轉(zhuǎn)運)會導(dǎo)致MVB在細胞外圍堆積。

不同的自噬效應(yīng)因子影響細胞外囊泡的生物發(fā)生和分泌。在缺乏ATG5和ATG16L1的細胞中，外泌體的產(chǎn)生明顯減少，因為這些蛋白保護MVB免受溶酶體降解，并將它們引導(dǎo)到分泌途徑。ATG5通過LC3將V1V0-ATPase(空泡質(zhì)子泵)從MVBs中分離出來，從而減少MVBs管腔的酸化。與相應(yīng)細胞裂解產(chǎn)物中LC3-II與LC3-I的比值相比，新出現(xiàn)的外泌體強烈富集LC3II(相對于LC3-I)。這表明ATG5和LC3屬于這些外泌體。另一方面，過表達LC3或自噬誘導(dǎo)劑如饑餓或雷帕霉素導(dǎo)致裝飾性Rab11的液泡增大，并與LC3共存。這種情況導(dǎo)致外泌體的釋放受到抑制。盡管Rab11活性刺激微血管生成和外泌體釋放，但由于自噬蛋白LC3的過表達，Rab11對外泌體分泌的刺激作用被抵消。

在一定條件下(如剪切力)，自噬小體與MVB融合，形成稱為自噬內(nèi)含體的雜合細胞器。自噬內(nèi)含體含有典型的自噬標記，如脂化的LC3，由于自噬內(nèi)含體起源于內(nèi)體，自噬內(nèi)含體還含有內(nèi)體標記，如CD63、RAB5、RAB7和Rab11。MVB與自噬小體的融合需要ESCRT的成熟，可能依賴鈣和VAMP3。

由此產(chǎn)生的自噬內(nèi)涵體要么通過與溶酶體融合而降解，要么從細胞中釋放。ATG9需要在自噬內(nèi)涵體和/或自溶酶體中形成腔內(nèi)小泡，也需要在自噬內(nèi)涵體/自溶酶體中進行局部酸化。自噬內(nèi)涵體和溶酶體之間的融合需要VAMP7。ATG16L1前體的同型融合也需要VAMP7，這是自噬早期階段的一個關(guān)鍵事件，使膜獲得和自噬小體生物發(fā)生成為可能。VAMP7標記的囊泡可以裝載三磷酸腺苷(ATP)，饑餓可以觸發(fā)含三磷酸腺苷(ATP)的自噬內(nèi)含體向質(zhì)膜輸送、釋放和三磷酸腺苷(ATP)進入細胞外間隙。

自噬內(nèi)涵體，而不是外泌體，被證明是從細胞中主動釋放DNA的載體。自噬內(nèi)含體的形成可能負向調(diào)節(jié)外泌體分泌和自噬之間的協(xié)調(diào)。例如，雷帕霉素或饑餓促進了K562細胞系中MVBs-自噬小體的融合，減少了外噬小體的分泌。另一方面，有毒/受損物質(zhì)的外泌體釋放可能提供一種細胞機制，繞過衰老或不同病理狀態(tài)引起的自噬缺陷。

自噬內(nèi)含體可以參與免疫反應(yīng)，因為它們可以通過隔離和輸出細胞中的病毒蛋白來發(fā)揮抗病毒機制的作用。干擾素γ是針對病毒感染的先天免疫和獲得性免疫的關(guān)鍵細胞因子。在干擾素γ誘導(dǎo)的肺上皮細胞自噬過程中，含有膜聯(lián)蛋白2(ANXA2)的自噬內(nèi)含體被釋放。這個過程依賴于ATG5、Rab11和RAB27A。白介素、IL-1β和IL-18是強有力的促炎細胞因子，對感染和損傷的反應(yīng)至關(guān)重要。用誘導(dǎo)自噬的TAT-Beclin1肽處理低自噬細胞時，這些細胞因子的分泌水平增加，而在高自噬細胞中沉默ATG7時，這些細胞因子的分泌水平下降。自噬途徑和微血管的功能對IL-1β和IL-18的分泌是必需的。然而，目前還不完全清楚IL-1β是由自噬內(nèi)涵體還是由修飾的自噬小體分泌的。與降解的自噬小體相似，經(jīng)修飾的分泌型自噬小體有一個雙層膜，上面裝飾有LC3-II。在降解的自噬體內(nèi)，STX17負責與溶酶體的融合。然而，在分泌型自噬小體中，SEC22B與質(zhì)膜合成素3和合成素4以及SNAP23和SNAP29結(jié)合，促進了與質(zhì)膜和貨物分泌的融合。IL-1β、IL-6、CSF_3/G-CSF、CXCL_1、TREM_1、CCL_2、CCL_3/MIP-1α和CXCL_2的分泌依賴于自噬。這些細胞因子的分泌被條件性ATG7耗竭所阻斷。

另一個將細胞應(yīng)激和免疫反應(yīng)與自噬和自噬內(nèi)涵體發(fā)生聯(lián)系在一起的因子是IκB激酶(IKKβ)。IKKβ是IKK復(fù)合體的主要催化亞基，是激活典型的NF-κB信號通路所必需的。IKKβ的激活還能誘導(dǎo)MVB與自噬小體融合形成自噬內(nèi)含體，并促進腫瘤細胞分泌這些自噬內(nèi)含體。當3-甲基腺嘌呤或ATG7失活損害自噬小體的形成時，這種分泌缺失或強烈減少。在與自噬無關(guān)的乳腺癌細胞中，通過shRNAs抑制ATG7可以增加IL-6的分泌。另一方面，在依賴自噬的細胞中，ATG7抑制會降低IL-6的分泌、細胞存活率和乳房形成。除了RNA干擾介導(dǎo)的ATG7耗竭，吡唑嘧啶磺酸酯類化合物被發(fā)現(xiàn)是ATG7的有效選擇性抑制劑。

在癌細胞中，選擇性和非選擇性的自噬和EVs的分泌通常會因為TME的惡劣條件而被放大，例如缺氧或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力。一些調(diào)節(jié)因子如GAIP相互作用蛋白C末端(GIPC)同時控制EVs和自噬通路。在原位小鼠模型中，GIPC基因敲除可顯著抑制胰腺癌的生長。內(nèi)體相關(guān)的分泌途徑和自噬之間的交流協(xié)調(diào)了瘤內(nèi)通信，這不僅對EV的數(shù)量有顯著影響，而且對EV的內(nèi)容也有顯著影響。另一方面，EVs可以顯著影響TME的自噬動態(tài)。來自乳腺癌細胞的外泌體刺激間質(zhì)脂肪細胞中的重新編程代謝，以促進癌癥進展。研究還表明，低氧膠質(zhì)瘤來源的外泌體通過增強自噬誘導(dǎo)促進M2樣巨噬細胞極化，MMP2蛋白陰性的MCF-7乳腺癌細胞在間充質(zhì)干細胞來源的外泌體刺激后獲得MMP2的表達和相應(yīng)的明膠酶活性。

全文小結(jié)：

自噬和MVBs相關(guān)的分泌途徑在許多水平上是相互聯(lián)系的。許多研究表明，與非惡性腫瘤細胞相比，癌細胞釋放更多的EVS，這使得自噬抑制劑對EVS分泌的影響在抗癌治療中具有重要意義和吸引力。為了安全和成功地臨床使用自噬抑制劑，我們需要仔細探索自噬影響腫瘤進展的分子機制。如何發(fā)自噬相關(guān)的文章，也是一門技巧。請多多關(guān)注我們的公眾號吧~

參考文獻

1. Raudenska M, Balvan J, Masarik M. Crosstalk between autophagy inhibitors and endosome-related secretory pathways: a challenge for autophagy-based treatment of solid cancers. Mol Cancer 2021; 20(1): 140.