近日，江南大学生物工程学院中西秀树教授团队在溶酶体分泌调控截短甘露糖型N-聚糖的细胞膜表达方面取得重要进展，研究成果“MYO18B promotes lysosomal exocytosis by facilitating focal adhesion maturation” 正式发表于Journal of Cell Biology（Q1，IF=7.4），JCB官网对该成果进行了推介。
成果介绍 溶酶体是细胞内的细胞器，主要功能是分解核酸、蛋白质、脂质和碳水化合物等生物大分子。除了消化功能外，溶酶体还参与了诸多重要的细胞活动，例如营养感知和代谢的中心。其中，溶酶体分泌 (lysosomal exocytosis) 是一个动态过程，涉及溶酶体与质膜的融合，从而释放溶酶体中的酶和其他可溶性货物，并将溶酶体膜蛋白暴露于细胞表面。溶酶体分泌是对多种细胞膜损伤的普遍反应，例如病原体感染、细菌孔形成毒素和机械损伤。除了对外部刺激的反应，溶酶体分泌可以在没有外部刺激的情况下发生。例如，在秀丽隐杆线虫 (Caenorhabditis elegans) 中，侵袭性细胞利用溶酶体分泌穿透基底膜。某些癌细胞通过溶酶体分泌排出多余的质子，以适应酸性微环境。此外，新冠病毒 (SARS-CoV-2) 利用溶酶体分泌离开宿主细胞。这些研究表明，细胞具有内在机制来启动溶酶体分泌，但这些机制仍未被充分研究。 为了阐明上述机制，本研究首先在三种人类细胞系（HeLa、人单核白血病细胞THP-1、人胚肾细胞HEK293）中进行了糖蛋白质组分析。分析检测到分别来自HeLa、THP-1和HEK293细胞的202、133和189种糖蛋白。大部分截短型甘露糖蛋白源自溶酶体 (61.7%)，包括溶酶体膜蛋白（如LAMP1）和可溶性蛋白（如PSAP）。为了验证截短型甘露糖的生成机制，作者在HeLa细胞中分别敲除HEX α和β亚基基因 (HEXA 和 HEXB)。敲除这些基因后，截短型甘露糖前体与最终截短型甘露糖的比例显著上升，表明溶酶体内的HEX在截短型甘露糖生成中发挥了重要作用。 图1. 溶酶体HEX催化的截短型甘露糖通过溶酶体分泌暴露于细胞表面 随后，通过CRISPR/Cas9的全基因组敲除筛选，发现在MYO18B敲除的细胞中，LAMP1的细胞表面水平显著降低；而重新表达EGFP标记的MYO18B后，LAMP1的表达水平得到了恢复。此外，溶酶体酶HEX的分泌在MYO18B敲除细胞中显著减少，这进一步表明溶酶体分泌在MYO18B缺失的情况下受到抑制。通过一种基于细胞膜修复的实验（使用溶血素O诱导膜损伤），作者发现MYO18B敲除细胞修复膜损伤的能力显著下降，而恢复MYO18B表达后，这一能力得到了部分恢复。这表明MYO18B在溶酶体分泌过程中起着重要作用（图2）。为了直接监测溶酶体分泌，本研究使用了VAMP7-pHluorin融合蛋白。pHluorin在溶酶体内的酸性环境中荧光被淬灭，但当溶酶体与质膜融合时，内外pH值中和，导致荧光发射。在野生型（WT）细胞中，观察到了频繁的溶酶体融合事件。然而，在MYO18B敲除（KO）细胞中，使用该方法观察到溶酶体与质膜的融合事件显著减少。这些观察结果进一步支持了MYO18B作为溶酶体分泌正调节因子的作用（图3）。
