PERK与IRE1α通过抑制多泡体溶酶体降解促进外泌体分泌的机制研究

本研究揭示了内质网应激下PERK和IRE1α两条UPR通路通过抑制溶酶体酸化和降解活性，阻断MVB-溶酶体融合，从而促进外泌体分泌的新机制。研究人员发现钙离子激活PERK可独立于ER应激通过ATF4调控V-ATPase组装，为细胞间通讯提供了新见解。

　　

在细胞应对压力时，内质网（ER）会启动未折叠蛋白反应（UPR）来维持稳态，但UPR如何调控外泌体分泌这一重要细胞间通讯方式仍不清楚。外泌体作为多泡体（MVB）来源的细胞外囊泡，其分泌过程受到严格调控，而溶酶体降解与质膜分泌之间的平衡决定外泌体命运。此前研究虽发现IRE1α-XBP1通路可通过神经酰胺合成促进MVB形成，但PERK通路的作用及其与溶酶体的关系仍是未解之谜。

中国科学院生物物理研究所的研究人员通过系统研究，在《Journal of Biological Chemistry》发表论文揭示：在thapsigargin（Tg）诱导的ER应激下，PERK和IRE1α通过抑制溶酶体酸化和组织蛋白酶B（CTSB）活性，阻断MVB-溶酶体融合，从而将MVB导向质膜促进外泌体分泌。特别重要的是，钙离子激活PERK可不依赖ER应激通过ATF4下调V-ATPase V₁亚基的溶酶体膜定位，这为生理条件下钙信号调控外泌体分泌提供了新机制。

研究采用纳米颗粒追踪分析(NTA)定量外泌体、电镜观察MVB超微结构、LysoSensor检测溶酶体pH、Magic Red评估CTSB活性等关键技术，结合CRISPR构建的PERK/IRE1α/ATF4敲除细胞模型。

研究结果显示：

1. PERK和IRE1α共同促进ER应激下的EVs分泌：在抑制IRE1α时，PERK缺失显著减少外泌体分泌，回补PERK可恢复。
2. PERK缺失促进MVB溶酶体降解：通过CD63-LAMP1共定位分析和RFP-GFP-CD63报告系统，发现PERK敲除增加MVB-溶酶体融合。
3. PERK调控溶酶体活性：PERK缺失使溶酶体体积增大、CTSB成熟体增加，而ATF4过表达可逆转这些表型。
4. ATF4抑制V-ATPase组装：ATF4敲除增强V₁亚基与溶酶体膜共定位，提示其通过调控V-ATPase组装抑制溶酶体酸化。
5. 钙激活PERK独立诱导外泌体分泌：离子霉素通过特异性激活PERK（非IRE1α）降低溶酶体活性，证实该通路的广泛生理意义。
6. IRE1α的平行调控机制：IRE1α缺失同样增强溶酶体活性和MVB降解，说明两条UPR分支通过相似机制协同调控外泌体分泌。

该研究首次阐明UPR通过"溶酶体刹车"机制决定MVB命运：在ER应激时，PERK-ATF4和IRE1α双重抑制溶酶体功能，将MVB从降解途径转向分泌途径。这不仅解释了病理状态下（如肿瘤微环境）外泌体分泌增加的机制，更揭示了钙-PERK轴作为生理性外泌体调控开关的重要性。由于外泌体在免疫调控、代谢疾病和肿瘤转移中的关键作用，该发现为相关疾病的干预提供了新靶点。研究还提出有趣的可能性：当常规分泌受阻时，细胞可能通过UPR激活的"溶酶体抑制-外泌体分泌"轴实现应激信号的跨细胞传递。