鞘脂神经酰胺诱导细胞外囊泡(EV)的形成。这条通路是如何被调控的还没有完全清楚。近日，JEV杂志上的一篇研究报道神经酰胺转运蛋白(CERT)介导内质网(ER)和接触部位的多泡内体之间的神经酰胺的非囊泡转运。该研究发现了CERT在调节EV的鞘脂组成和生物合成方面的功能，它将神经酰胺与ESCRT依赖性途径联系起来。
鞘脂神经酰胺对于体外和体内细胞外囊泡(EV)的形成很重要。通过中性鞘磷脂酶2(N-SMase2)在质膜和/或内体系统产生神经酰胺调节EV生物发生。通过分解鞘磷脂(SM)，N-SMase2增加了神经酰胺的膜水平，由于其独特的锥形结构，有利于膜出芽。该过程被认为与运输所需的内体分选复合物(ESCRT)无关，后者由大约20种蛋白质组装成四个复合物（ESCRT-0、-I、-II和-III）组成，这些复合物调节EV的货物选择和生物发生。然而，鞘脂代谢中的其他酶已被证明可以调节EV的形成，例如鞘磷脂合酶1(SMS1)和鞘磷脂合酶2(SMS2)，它们分别在反式高尔基体和质膜中将神经酰胺转化为SM。当SMS1转录被沉默时，细胞会将EV的数量增加约两倍。同样，抑制SMS2会刺激EV分泌显著增加四倍。因此，神经酰胺在反式高尔基体和质膜中的积累似乎可以调节EV的形成，而不必激活N-SMase-2。如何控制这些神经酰胺依赖性途径仍然知之甚少。此外，目前尚不清楚EV的脂质谱是如何调节的。事实上，EV的脂质组成与供体细胞的脂质谱并不相同。有趣的是，与供体细胞的膜相比，EV膜特别富含鞘脂。鞘脂组成如何在内体途径和EV中受到调节还有待研究。神经酰胺转移蛋白(CERT)是鞘脂代谢的必需蛋白。在内质网(ER)中合成神经酰胺后，CERT提取神经酰胺并将其重新定位到合成SM的反式高尔基体。此过程涉及CERT的三个功能域。类固醇急性调节蛋白(StAR)相关的脂质转移START结构域与神经酰胺结合，而与结构类似神经酰胺的其他脂质如二酰基甘油的结合非常差。pleckstrin同源结构域(PH)靶向磷脂酰肌醇4-单磷酸(PI4P)，其在反式高尔基体中特别丰富。最后，酸性束(FFAT)基序中的两个苯丙氨酸与ER驻留蛋白VAMP相关蛋白(VAP)相互作用。用神经酰胺类似物如HPA-12或PH结构域的基因突变和失活从START结构域口袋中置换神经酰胺，迅速减少SM合成。HPA-12取代内源性神经酰胺并占据CERT的START结构域的两亲空腔，防止神经酰胺穿梭到反式高尔基体。有趣的是，Fukushima等人提出了一个模型，其中CERT在脂毒性条件下介导富含神经酰胺的EV的释放。此外， CERT在包含RNA的EV的独特子集的生物发生中发挥作用。然而，目前尚不清楚CERT是否在生理条件下的EV machinery中发挥作用，以及CERT如何参与EV生物发生。该研究表明CERT进入内吞途径并在EV中释放。CERT向多泡内体(MVE)的易位取决于CERT的PH结构域与MVE处的PI4P的相互作用。CERT介导的神经酰胺从ER到晚期内体的转运受PI4KIIα产生的PI4P调节。CERT与肿瘤易感基因101蛋白(Tsg101)之间形成复合物，该蛋白是ESCRT-I复合物的一部分。FumonisinB1(FB1)抑制ER中的神经酰胺合成可减少CERT-Tsg101复合物的形成。CERT在神经元细胞中的过表达会增加EV的分泌，而用药物HPA-12对CERT的功能性抑制会减少EV的形成以及EV中神经酰胺和SM的浓度。CERT在EV中神经酰胺和SM水平的生物发生和调节中发挥着关键作用。该研究还提供了CERT将神经酰胺与EV生物发生的ESCRT依赖性途径联系起来的首次证据。
EV生物发生中CERT功能的示意图。CERT介导的EV生物发生有两种途径。通过由PI4PIIIβ产生的PI4P调节的反式高尔基网络的间接途径，涉及SM的产生。该途径与SMS1、SMS2和N-Smase-2依赖性EV形成有关。直接通路位于ER-内体/MVE接触位点。PI4PIIα酶调节神经酰胺向MVE的CERT转移。在MVE中，Tsg101和CERT形成复合物，需要神经酰胺。参考文献：Crivelli SM, Giovagnoni C, Zhu Z, Tripathi P, Elsherbini A, Quadri Z, Pu J, Zhang L, Ferko B, Berkes D, Spassieva SD, Martinez-Martinez P, Bieberich E. Function of ceramide transfer protein for biogenesis and sphingolipid composition of extracellular vesicles. J Extracell Vesicles. 2022 Jun;11(6):e12233. doi: 10.1002/jev2.12233. PMID: 35642450; PMCID: PMC9156972.
