胞外囊泡（EV）是一类磷脂双分子层包裹且异质性较强的囊泡总称。根据大小和生成机制，EV进一步分为外泌体，微囊泡和凋亡小体。其中外泌体的大小介于30-160 nm，且广泛参与细胞间的信息交流。生物体内绝大多数细胞可以分泌外泌体，而肿瘤细胞分泌较多的外泌体。之前许多研究报道外泌体介导 “local” 肿瘤微环境内不同细胞间的通讯，广泛参与肿瘤生态系统的建立和维持。随着对外泌体功能研究的深入，最新的一些综述也指向外泌体可以进入血液循环，在机体内发挥系统性地调控作用。
2022年4月25日，来自美国加州大学圣迭戈分校的Shizhen Emily Wang团队在Nature Cell Biology杂志在线发表题为“Cancer-cell-secreted miR-122 suppresses O-GlcNAcylation to promoteskeletal muscle proteolysis”的论文（doi:10.1038/s41556-022-00893-0）。该研究首次揭示了乳腺癌细胞分泌的miR-122通过抑制蛋白质O-糖基化修饰进一步促进了骨骼肌的水解。论文的第一作者兼共同通讯是闫卫（现任武汉大学生命科学学院教授），论文的另一共同通讯作者是来自美国加州大学圣迭戈分校从事肌肉生理研究的Simon Schenk。这是继论文作者在2018年的Nature Cell Biology发文揭示肿瘤细胞分泌的外泌体重塑肿瘤基质细胞代谢后的另一重大发现。
图1: 利用纳米流式鉴定外泌体跨膜四聚体和GFP分子的表达
在这项最新的工作中，为了验证乳腺癌EV是否可以在体内被骨骼肌细胞吸收，作者首先构建稳定表达膜定位GFP分子（Lck-GFP）的乳腺癌细胞系，超速离心提取培养基中EV，利用纳米流式进一步验证这些EV膜表面GFP分子的表达情况（图1）。作者发现：每个被标记的EV膜表面大约有一百个GFP分子表达，外泌体标志蛋白如CD9，CD63，CD81等跨膜四聚体也有约15%的表达量。有意思的是，相较于正常乳腺上皮细胞分泌的EV， 三阴性乳腺癌细胞分泌的外泌体有更多CD82的表达。作者随后将这些荧光标记的EV进行小鼠尾静脉的注射，利用荧光显微镜等观察体内骨骼肌GFP的吸收情况，为肿瘤外泌体的体内组织吸收提供了强有力的证据。
为了深入研究这些EV在骨骼肌中的调控作用，作者对EV尾静脉注射的小鼠腓肠肌进行转录组测序，利用GSEA分析富集发现钙离子信号通路和糖基化通路在接受肿瘤EV处理组被显著诱导（图2）。通过进一步对肌肉组织免疫共沉淀后质谱测定，发现负责钙离子由滑面内质网流向胞质的钙离子通道（RYR1）的O-GlcNAcylation被肿瘤EV显著抑制。进一步的实验证明RYR1的O-GlcNAcylation通过调控泛素化影响蛋白质的稳定性并造成钙离子依赖的蛋白水解酶（Calpain）的活力增强，促进了骨骼肌蛋白质的水解。
相反，运动引起的乳酸和低氧因子促进了OGT的表达量和RYR1的O-GlcNAcylation，进一步抑制了RYR1的降解和钙离子引起的Calpain的活力，保护骨骼肌免于酶的水解。文中还结合PDB已报道的RYR1晶体结构和二级结构预测软件发现被修饰的残基可能位于EF-hand结构域（图3），影响RYR1与钙离子的进一步结合。
参考文献：
Cancer-cell-secretedmiR-122 suppresses O-GlcNAcylation to promote skeletal muscle proteolysis, NatCell Biol. 2022 Apr 25. doi: 10.1038/s41556-022-00893-0.
外泌体资讯网 Nat Cell Biol | 美国加州大学圣迭戈分校的ShizhenEmily Wang 团队: 癌细胞分泌的miR-122通过抑制蛋白质O-糖基化修饰促进骨骼肌蛋白质水解
