Nature：RAS突變通過VATPase定位到質膜，以激活大胞飲

　　RAS突變可以說是最難搞定的致癌突變之一了，發現最早，分布最廣，雖說有了靶向藥，但也只對攜帶RAS突變的肺癌有較好的效果。幾乎全部攜帶KRAS突變的胰導管腺癌，也成為了當之無愧的癌中之王。

　　除了自己沒法被搞定，RAS突變還會賦予癌細胞一個外掛——大胞飲。這個大胞飲，原本是巨噬細胞用來吃掉那些入侵的病原體的技能，但卻被癌細胞用來吃掉周圍的蛋白質，為自己提供營養，增強適應性。

　　近日，紐約大學的Craig Ramirez和Dafna Bar-Sagi破解了RAS突變激活大胞飲的機制，從中或許可以找到破解這一外掛的方法。他們發現，RAS突變通過讓一種質子泵V-ATPase定位到質膜上，來激活大胞飲。這其中還涉及了兩種我們非常熟悉的物質——膽固醇和小蘇打。這一研究發表在Nature上[1]。

巨胞飲

（來自gfycat.com）

　　癌細胞，長得快，當然也能吃，但腫瘤里能給癌細胞吃的卻不多，畢竟長得太快，血管跟不上，沒人給送飯。

　　這就到了RAS突變大顯身手的時候了。在2013年，Dafna Bar-Sagi等人就發現，致癌的RAS突變可以刺激細胞進行大胞飲，將細胞外的蛋白質大口大口地吞下，水解消化成谷氨酰胺等癌細胞需要的營養物質。而抑制大胞飲可以減緩RAS驅動的腫瘤生長[2]。

　　不過這個RAS突變又是怎么把大胞飲這個外掛給癌細胞的？研究人員利用siRNA，在攜帶HRAS突變的癌細胞中進行了篩選，發現了V-ATPase等四大類與大胞飲有關的基因。這其中，V-ATPase與大胞飲的關聯程度最高，也被發現與腫瘤生長轉移有關[3]，研究人員決定就從它這入手研究。

篩選中發現與大胞飲有關的V-ATPase基因

　　V-ATPase是細胞膜以及各種膜結構細胞器上的一種質子泵，負責向細胞外或者細胞器內輸送氫離子，有很重要的生理作用，參與了一系列物質的膜轉運和細胞內轉運過程[3]。比如把膽固醇從內體轉運到細胞膜上，就需要V-ATPase往內體里泵入氫離子[4]。

　　而細胞膜上的膽固醇，正是癌細胞大胞飲所必需的。調節大胞飲的一個重要因子——RAC1，正是靠著膽固醇，才到細胞膜上就位，發揮作用的[5]。

　　研究人員發現，缺失V-ATPase會讓細胞膜上的膽固醇流失，RAC1本身的活性雖還正常，但卻沒法定位到細胞膜上發揮功能，大胞飲自然也被抑制了。而外源性補充膽固醇，或者給RAC1換上一段不依賴膽固醇的膜定位序列，則都能恢復V-ATPase缺陷細胞的大胞飲功能。

膽固醇除了是心血管疾病的危險因素外，也是細胞膜必不可少的組分之一

（來自pixabay.com）

　　而在V-ATPase上游，突變的RAS對V-ATPase的調控，也是影響的V-ATPase的膜定位。研究人員發現，在RAS基因為野生型的細胞中，V-ATPase主要存在于胞質中，而致癌的HRAS突變或者KRAS突變，都會讓V-ATPase聚集到質膜上。而在肺癌、結腸癌、胰腺癌細胞中敲除KRAS，都會導致膜相關的V-ATPase減少。

　　在正常細胞中，比如腎臟中泌酸的閏細胞里，V-ATPase的膜定位要靠一種碳酸氫鹽依賴的可溶性腺苷環化酶（sAC）。細胞外的碳酸氫鹽，也就是廚房里常有的小蘇打，可以激活sAC引起細胞內cAMP水平的升高，進而通過激活蛋白激酶A（PKA），引起V-ATPase向質膜轉移。

　　研究人員發現，在攜帶RAS突變的癌細胞中，sAC和PKA的作用對于V-ATPase的膜定位也是必須的。使用sAC抑制劑或PKA抑制劑，都可以阻止V-ATPase的膜定位，進而抑制大胞飲。

　　而少了小蘇打的作用，比如去除培養基中的碳酸氫鈉，或者抑制碳酸氫鹽轉運蛋白，都能抑制RAS突變的癌細胞的大胞飲。一些碳酸氫鹽轉運蛋白也被發現與部分癌癥有關，比如SLC4A7就被發現在胰腺癌和乳腺癌中上調，而且其上調與突變的RAS基因有關，能被PI3K和MEK抑制劑阻止。

多種RAS突變的癌細胞，在無碳酸氫鹽的培養基中，大胞飲都受到了抑制

　　也就是說，RAS突變可能通過上調碳酸氫鹽轉運蛋白SLC4A7，激活了sAC-PKA軸，進而引起V-ATPase、膽固醇和RAC1依次定位到細胞膜上，這才有了大胞飲這個外掛。這之中，讓小蘇打進入細胞的SLC4A7，和把膽固醇轉移到細胞膜的V-ATPase，都可能成為很好的抗癌靶點，畢竟它們位于細胞表面，藥物可以很容易的接觸到它們。

　　不過需要注意的是，缺乏RAS突變的癌細胞中，單靠激活PKA并不能引起大胞飲。在RAS突變和大胞飲之間，可能還有更多的機制和治療靶點有待我們探索。