Nature：RAS突变通过VATPase定位到质膜，以激活大胞饮

　　RAS突变可以说是最难搞定的致癌突变之一了，发现最早，分布最广，虽说有了靶向药，但也只对携带RAS突变的肺癌有较好的效果。几乎全部携带KRAS突变的胰导管腺癌，也成为了当之无愧的癌中之王。

　　除了自己没法被搞定，RAS突变还会赋予癌细胞一个外挂——大胞饮。这个大胞饮，原本是巨噬细胞用来吃掉那些入侵的病原体的技能，但却被癌细胞用来吃掉周围的蛋白质，为自己提供营养，增强适应性。

　　近日，纽约大学的Craig Ramirez和Dafna Bar-Sagi破解了RAS突变激活大胞饮的机制，从中或许可以找到破解这一外挂的方法。他们发现，RAS突变通过让一种质子泵V-ATPase定位到质膜上，来激活大胞饮。这其中还涉及了两种我们非常熟悉的物质——胆固醇和小苏打。这一研究发表在Nature上[1]。

巨胞饮

（来自gfycat.com）

　　癌细胞，长得快，当然也能吃，但肿瘤里能给癌细胞吃的却不多，毕竟长得太快，血管跟不上，没人给送饭。

　　这就到了RAS突变大显身手的时候了。在2013年，Dafna Bar-Sagi等人就发现，致癌的RAS突变可以刺激细胞进行大胞饮，将细胞外的蛋白质大口大口地吞下，水解消化成谷氨酰胺等癌细胞需要的营养物质。而抑制大胞饮可以减缓RAS驱动的肿瘤生长[2]。

　　不过这个RAS突变又是怎么把大胞饮这个外挂给癌细胞的？研究人员利用siRNA，在携带HRAS突变的癌细胞中进行了筛选，发现了V-ATPase等四大类与大胞饮有关的基因。这其中，V-ATPase与大胞饮的关联程度最高，也被发现与肿瘤生长转移有关[3]，研究人员决定就从它这入手研究。

筛选中发现与大胞饮有关的V-ATPase基因

　　V-ATPase是细胞膜以及各种膜结构细胞器上的一种质子泵，负责向细胞外或者细胞器内输送氢离子，有很重要的生理作用，参与了一系列物质的膜转运和细胞内转运过程[3]。比如把胆固醇从内体转运到细胞膜上，就需要V-ATPase往内体里泵入氢离子[4]。

　　而细胞膜上的胆固醇，正是癌细胞大胞饮所必需的。调节大胞饮的一个重要因子——RAC1，正是靠着胆固醇，才到细胞膜上就位，发挥作用的[5]。

　　研究人员发现，缺失V-ATPase会让细胞膜上的胆固醇流失，RAC1本身的活性虽还正常，但却没法定位到细胞膜上发挥功能，大胞饮自然也被抑制了。而外源性补充胆固醇，或者给RAC1换上一段不依赖胆固醇的膜定位序列，则都能恢复V-ATPase缺陷细胞的大胞饮功能。

胆固醇除了是心血管疾病的危险因素外，也是细胞膜必不可少的组分之一

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　　而在V-ATPase上游，突变的RAS对V-ATPase的调控，也是影响的V-ATPase的膜定位。研究人员发现，在RAS基因为野生型的细胞中，V-ATPase主要存在于胞质中，而致癌的HRAS突变或者KRAS突变，都会让V-ATPase聚集到质膜上。而在肺癌、结肠癌、胰腺癌细胞中敲除KRAS，都会导致膜相关的V-ATPase减少。

　　在正常细胞中，比如肾脏中泌酸的闰细胞里，V-ATPase的膜定位要靠一种碳酸氢盐依赖的可溶性腺苷环化酶（sAC）。细胞外的碳酸氢盐，也就是厨房里常有的小苏打，可以激活sAC引起细胞内cAMP水平的升高，进而通过激活蛋白激酶A（PKA），引起V-ATPase向质膜转移。

　　研究人员发现，在携带RAS突变的癌细胞中，sAC和PKA的作用对于V-ATPase的膜定位也是必须的。使用sAC抑制剂或PKA抑制剂，都可以阻止V-ATPase的膜定位，进而抑制大胞饮。

　　而少了小苏打的作用，比如去除培养基中的碳酸氢钠，或者抑制碳酸氢盐转运蛋白，都能抑制RAS突变的癌细胞的大胞饮。一些碳酸氢盐转运蛋白也被发现与部分癌症有关，比如SLC4A7就被发现在胰腺癌和乳腺癌中上调，而且其上调与突变的RAS基因有关，能被PI3K和MEK抑制剂阻止。

多种RAS突变的癌细胞，在无碳酸氢盐的培养基中，大胞饮都受到了抑制

　　也就是说，RAS突变可能通过上调碳酸氢盐转运蛋白SLC4A7，激活了sAC-PKA轴，进而引起V-ATPase、胆固醇和RAC1依次定位到细胞膜上，这才有了大胞饮这个外挂。这之中，让小苏打进入细胞的SLC4A7，和把胆固醇转移到细胞膜的V-ATPase，都可能成为很好的抗癌靶点，毕竟它们位于细胞表面，药物可以很容易的接触到它们。

　　不过需要注意的是，缺乏RAS突变的癌细胞中，单靠激活PKA并不能引起大胞饮。在RAS突变和大胞饮之间，可能还有更多的机制和治疗靶点有待我们探索。