《Cancers》：Proteoglycans as Regulators of Receptor Trafficking and Spatial Signaling in Cancer
简单摘要：蛋白聚糖是位于细胞表面和细胞外基质中的复杂分子，传统上被视为结构组分或共受体。然而，越来越多的证据表明，它们主动调控受体的定位、细胞内的移动方式以及信号传导的持续时间。这些过程在癌症中尤为重要，因为异常的受体运输会导致不受控制的生长、侵袭、转移和治疗耐药。在本综述中，研究人员总结了当前关于蛋白聚糖如何调控受体聚集、内吞作用、细胞内运输、再循环、降解、内涵体信号传导、外泌体生物学和核受体运输的知识。研究人员还讨论了蛋白聚糖表达、糖胺聚糖组成和细胞外基质重塑的改变如何重塑肿瘤微环境中的信号网络。理解这些机制将蛋白聚糖确定为癌症信号传导的核心组织者，并突出了针对受体运输和空间信号传导调控的治疗干预新机会。
摘要：细胞反应依赖于受体激活、运输和信号传导在不同膜和细胞内区室中的协调调控。蛋白聚糖（PGs）传统上被视为细胞外基质的结构组分和共受体，现在正逐渐被认为是受体动力学的主动组织者。本综述审视了蛋白聚糖在癌症中调控受体运输和空间信号传导的机制。研究人员评估了近期涉及蛋白聚糖在受体聚集、内吞途径选择、细胞内运输、再循环、溶酶体降解、内涵体信号传导、外泌体生物发生和核受体运输中作用的研究，特别关注运输直接证据的强度。研究特别关注了蛋白聚糖核心蛋白、糖胺聚糖链和细胞外基质重塑在塑造受体行为中的互补功能。当前证据表明，蛋白聚糖通过控制配体呈递、受体可及性、膜组织、细胞内运输和信号传导持续性来调控受体生物学的多个阶段。单个蛋白聚糖对受体命运施加不同的影响，从受体下调和降解到持续的内涵体信号传导和核受体转位。癌症相关的蛋白聚糖表达改变、糖胺聚糖硫酸化、乙酰肝素酶活性、胞外域脱落和糖萼组织重塑了信号网络，加强了肿瘤和基质细胞之间的通讯，并促进肿瘤进展、免疫调节、转移和治疗耐药。蛋白聚糖已成为受体运输和信号传导架构的基本调控因子。通过将细胞外基质组织与受体动力学整合，它们塑造了致癌信号传导的空间和时间特性。这一概念框架拓宽了研究人员对肿瘤生物学的理解，并将蛋白聚糖依赖性的受体运输调控确定为未来治疗干预的有前景的途径。
1. 引言
蛋白聚糖（PGs）是细胞外基质（ECM）的组分，在大多数组织类型中表达，与糖胺聚糖（GAGs）、胶原蛋白、层粘连蛋白、纤连蛋白、弹性蛋白、其他糖蛋白和蛋白酶共同存在。ECM不仅作为支持性机械环境存在，而且还是影响细胞内特定信号通路的调控因子来源。蛋白聚糖已被描述为细胞机械感知和机械转导通路的一部分。ECM与细胞的相互作用始于其组分与细胞膜或细胞内受体的相互作用。受体激活启动调节基因表达的细胞内信号级联反应。
1.1. 从配体可用性到信号传导的空间控制
受体作用受配体可用性和空间（横向和轴向）定位的调节。横向空间调节指受体在质膜不同微结构域内的组织和聚集，而轴向空间调节涉及受体在质膜和细胞内区室（包括内涵体、溶酶体和细胞核）之间的运输。受体运输决定了受体在细胞不同区室中的作用位置、信号传导的持续时间和信号输出的特异性。此外，受体信号传导不仅限于细胞表面，还可以在内吞区室内持续进行，构成细胞信号转导的轴向空间控制。重要的是，受体并非作为独立单位发挥作用；它们形成与多个分子相互作用的聚集体，增加了其激活和信号传导的复杂性。受体聚集的优势包括限制受体在膜上的扩散以及通过多个受体激活放大信号。在此背景下，膜纳米结构域和脂筏日益被认为是调节受体可及性、内化和信号传导持续性的特化信号平台。
哺乳动物细胞中已描述了多种受体。一个重要的家族是受体酪氨酸激酶（RTKs），已被证明可调节增殖、迁移、粘附、分化和存活等细胞功能。此外，受体与内吞适配蛋白相互作用，增强其进入内吞运输网络，从而诱导其从细胞表面移除。后者，即受体内化，现在被认为是信号传导的重要组成部分，控制着RTK信号的强度以及空间和时间限制。因此，内吞作用不再仅仅被视为受体降解的机制，而是作为信号特异性和持续时间的主动调节器。改变的受体运输、异常的再循环和持续的内涵体信号传导日益与肿瘤进展和治疗耐药相关。
G蛋白偶联受体（GPCRs）是另一种跨膜受体的例子，膜运输已被证明可调节其作用。GPCR运输似乎涉及由不同的内吞和外排途径形成的组织化质膜信号微结构域，以及内膜定位的空间控制。研究表明，GPCR的运输影响异三聚体G蛋白信号传导模式。配体诱导的内吞后GPCR向再循环或降解/溶酶体途径的分歧分选，通过其同源G蛋白对受体信号传导产生基本相反的效果。
整合素是与ECM分子和表面配体以及细胞质中肌动蛋白细胞骨架通过连接蛋白相关联的粘附受体的一个例子。整合素多肽家族成员组合形成异二聚体受体，增加了作用的复杂性。整合素使细胞能够感知其ECM的拓扑结构和机械化学特性，并通过改变其位置和分化状态来响应。因此，受体信号传导不仅与配体可用性紧密相连，还与周围ECM微环境的生物力学和拓扑特性紧密相连。
1.2. 癌症中受体作用的失调及蛋白聚糖的可能作用
受体表达、激活和运输的失调是癌症的常见特征，可导致持续的增殖信号传导、侵袭、转移进展和治疗耐药。突出的例子包括通过EGFR和其他ErbB家族成员、MET、IGF-IR和VEGFRs的异常信号传导，以及改变的整合素依赖性信号传导。因此，受体介导的信号传导促成肿瘤发展的多个阶段，并已成为抗癌治疗的重要靶点。
可能的受体信号传导调节因子是蛋白聚糖（PGs），已知其与不同类型的受体相互作用，影响细胞组织、粘附、信号转导，以及最重要的癌症进展。蛋白聚糖由一个蛋白核心和一个或多个共价连接的GAG链组成。蛋白聚糖分为细胞表面蛋白聚糖（可以是跨膜的或糖基磷脂酰肌醇锚定的）。下一类包括周细胞和细胞外蛋白聚糖，它们被分泌到ECM中并与大量分子形成复合物。最后，只有一个细胞内蛋白聚糖成员。
ECM内的蛋白聚糖有助于形成生长因子库，并保护结合的生长因子免于蛋白水解降解，从而建立调节细胞信号传导的梯度。此外，蛋白聚糖稳定配体与受体的结合、激活信号级联反应，或帮助减弱其他生长因子受体的信号传导。通过其核心蛋白和GAG链，蛋白聚糖还调节受体聚集、配体呈递、受体内化和信号传导区室化。事实上，跨膜蛋白聚糖，即多配体蛋白聚糖（SDCs），已被发现通过其糖胺聚糖链捕获受体，参与粘附和生长因子受体的再循环。
蛋白聚糖日益被认为是受体信号传导组织的主动调节因子，而不仅仅是ECM的结构组分或被动的共受体。通过调节配体隔离、受体可及性、膜区室化、运输和内涵体信号传导，蛋白聚糖影响信号传导的位置、持续时间以及通过哪些细胞内途径持续存在。这一新兴概念在机制上将ECM重塑、糖萼组织、受体运输、机械转导和肿瘤相关的信号网络重构与癌症进展和治疗耐药联系起来。在本综述中，蛋白聚糖被讨论为塑造受体信号传导空间组织和持续性的信号网络主动组织者。
本叙述性综述基于通过PubMed、Scopus和Web of Science检索确定的文献，使用了“proteoglycan”、“glycosaminoglycan”、“receptor trafficking”、“receptor internalization”、“endocytosis”、“recycling”、“lysosomal degradation”、“endosomal signaling”、“nuclear trafficking”、“cancer”以及个别蛋白聚糖名称等术语的组合。优先考虑直接检查受体定位、内化、再循环、降解或细胞内再分布的原始机制研究，并辅以涉及受体相关信号传导、细胞外基质重塑、糖萼组织和治疗靶向的相关研究。当非恶性系统的研究提供了癌症模型中尚不可用的机制信息时，也纳入其中，并在文中予以标明。文献检索更新至2026年8月。
2. 蛋白聚糖作为受体信号传导的空间组织者
如上所述，蛋白聚糖表现出模块化结构，使其能够作为受体组织、运输和空间信号传导的动态调节因子。蛋白聚糖由一个蛋白核心与一个或多个GAG链共价连接组成。GAG是线性多糖，存在于五种不同类型中：硫酸软骨素（CS）、硫酸皮肤素（DS）、硫酸角质素（KS）、硫酸乙酰肝素（HS）和肝素（Hep）。GAG结构的多样性，以及蛋白聚糖氨基酸序列、大小、形状和连接的GAG链数量的差异，赋予蛋白聚糖结构复杂性，可调节正常组织生理和癌症进展。GAG组成、硫酸化模式和核心蛋白结构的可变性极大地促进了配体特异性、受体相互作用和信号传导调节。事实上，它们的结构将精确的分子特异性和生化适应性相结合。通过这种双重组织，蛋白聚糖在协调受体-配体相互作用、受体聚集和细胞内运输方面表现出高能力，从而微调和塑造信号在细胞结构域中的起始、持续时间和区室化。在癌症中，蛋白聚糖表达的变化伴随着GAG组成和硫酸化的改变，以及糖萼和ECM的重塑。这些变化改变了肿瘤微环境中的配体可用性、受体可及性和信号传导的空间组织。
2.1. 核心蛋白和GAG介导的受体信号传导调节
蛋白聚糖功能的一个核心特征是核心蛋白结构域和GAG链之间的相互作用，突显了它们在多个水平上调节受体动态的综合重要性。事实上，核心蛋白和GAG链经常协同调节受体可及性、配体呈递、受体聚集和下游信号传导特异性。
富含亮氨酸小蛋白聚糖（SLRPs）的核心蛋白具有内在的受体结合能力，可以直接调节受体活性和命运。这一点已在核心蛋白聚糖（decorin）上得到最广泛的证明，它直接与几种RTK相互作用，包括EGFR和Met。核心蛋白聚糖与EGFR的结合由其蛋白核心介导，而后续研究证明了受体的内化和降解。事实上，核心蛋白聚糖与EGFR的结合启动瞬时受体磷酸化，随后是细胞膜穴样内陷介导的内吞作用和溶酶体降解，导致MAPK/ERK信号的持续抑制和肿瘤细胞增殖的抑制。同样，核心蛋白聚糖与Met的结合导致受体下调和β-连环蛋白信号传导的抑制，从而抑制肿瘤细胞迁移和侵袭。在内皮细胞中，核心蛋白聚糖与血管内皮生长因子受体2（VEGFR2）的相互作用激活PEG3依赖性自噬和血管生成抑制信号，将受体调节与肿瘤血管生成的抑制联系起来，而在乳腺癌中，核心蛋白聚糖通过VEGFR2或MET受体酪氨酸激酶与线粒体抑制素（mitostatin）相互作用启动细胞线粒体自噬。总之，这些发现表明核心蛋白聚糖通过其核心蛋白可以调节受体激活、运输和信号传导持续时间。
同样，其他SLRPs通过其蛋白核心可以在不同细胞背景下维持甚至增强受体信号传导。一个典型例子是双糖链蛋白聚糖（biglycan），它直接与胰岛素样生长因子-I受体（IGF-IR）相互作用，促进受体磷酸化和下游PI3K/AKT和ERK通路的延长激活，从而支持骨肉瘤细胞增殖和化疗耐药。同时，双糖链蛋白聚糖可以作为损伤相关分子模式（DAMP），与toll样受体2/4（TLR2/4）结合并激活核因子κB（NF-κB）信号传导，从而将ECM重塑与炎症反应联系起来。更新的数据表明，双糖链蛋白聚糖还影响受体运输，包括IGF-IR的细胞内滞留和核转位，表明它不仅有助于受体激活，还参与信号传导在细胞内的空间再分布和持续性。
此外，蛋白酶依赖性的SLRP修饰可以微调其受体调节效应。研究表明，基膜聚糖（lumican）可以调节生长因子和整合素相关的信号通路，调节ERK1/2活性和细胞骨架组织，最终影响肿瘤细胞迁移和侵袭。相比之下，纤调蛋白（fibromodulin）主要通过调节胶原纤维生成和ECM组织起作用，通过这种方式可能间接影响受体相关信号传导。因此，这些研究突显了SLRP核心蛋白通过受体相互作用直接调节受体信号传导，以及通过细胞外微环境重塑间接调节受体信号传导。
重要的是，核心蛋白介导的受体调节不仅限于SLRPs。跨膜蛋白聚糖如SDCs直接参与受体复合物组装，促进RTKs和整合素之间的串扰，并促进下游FAK/Src和MAPK信号传导。同样，GPI锚定的磷脂酰肌醇蛋白聚糖（glypicans）调节受体激活，特别是在Wnt信号传导中，其核心蛋白参与受体结合和信号特异性。基质相关蛋白聚糖如串珠蛋白聚糖（perlecan）也可以通过特定的核心蛋白结构域直接与受体结合，例如内皮抑制素（endorepellin）介导的VEGFR2信号传导，其诱导受体内化和下调，以及血管生成抑制反应。
与此同时，GAG链为配体结合和受体调节提供了灵活且高度可调的界面。硫酸乙酰肝素链结合众多生长因子，包括成纤维细胞生长因子（FGFs）、血管内皮生长因子（VEGF）和肝细胞生长因子（HGF），从而稳定配体-受体相互作用、促进受体二聚化并调节周细胞微环境中的局部配体可用性。早期研究表明硫酸乙酰肝素对于FGF-FGFR复合物形成和受体激活至关重要，而结构分析进一步揭示了特定的硫酸化基序决定配体结合和受体特异性。更近期的研究证实，硫酸化模式的改变可以偏向下游信号输出并促进肿瘤进展。因此，GAG组成或硫酸化的改变可能深刻影响受体动态、信号传导微环境和癌症相关的信号重编程。总之，这些观察支持这样的概念：核心蛋白介导的受体结合和GAG依赖性的配体组织可以协同塑造受体激活和信号传导特异性。
2.2. 细胞表面组织、配体呈递和受体聚集
蛋白聚糖在细胞表面和周细胞基质中的空间组织显著有助于调节受体动态和信号传导。在质膜上，这种组织有助于受体聚集、膜区室化和信号微结构域的形成。膜相关蛋白聚糖，包括SDCs，调节受体聚集和信号复合物的形成。先驱研究表明SDC-4与整合素协同调节粘着斑形成和信号传导，而更近期的研究表明SDC-2和SDC-4与EGFR和RON激酶形成复合物，在癌细胞中维持增殖信号传导。这些相互作用将蛋白聚糖定位为受体信号平台和膜信号微结构域的组织者。在质膜上，蛋白聚糖通过形成三元信号复合物进一步支持配体与其受体之间的相互作用，调节细胞生长、迁移和粘附。作为共受体，蛋白聚糖通过稳定配体-受体相互作用和降低受体激活阈值来增强生长因子的信号传导能力。重要的是，这些相互作用不仅有助于受体激活，还有助于受体在质膜上的稳定、受体聚集以及膜微结构域内信号反应的空间限制。此外，有研究表明糖萼相关的HSPGs调节癌细胞表面信号分子的可及性和空间呈递，强调了富含蛋白聚糖的糖萼组织在控制受体信号传导和膜受体可及性中的重要性。除了这种支持作用外，蛋白聚糖还可以独立启动或减弱与生长因子和细胞间通讯相关的信号级联反应。因此，蛋白聚糖不仅作为细胞外结合伙伴，还作为膜信号组织和信号配置的主动调节因子。在周细胞基质内，蛋白聚糖调节配体分布和梯度形成。经典的发育研究表明硫酸乙酰肝素控制形态发生素梯度，而随后的工作证实HSPGs在体内调节FGF扩散和受体激活。这些原理现在在癌症中得到认可，其中蛋白聚糖依赖性的配体保留有助于形成支持持续受体激活的局部信号生态位。因此，蛋白聚糖有助于建立空间受限的信号环境，调节肿瘤相关微环境中的受体可及性和信号强度。基质相关的SLRPs通过改变基质结构和受体可及性进一步调节空间信号传导。例如，核心蛋白聚糖调节胶原组织，同时促进RTK下调。因此，蛋白聚糖将生化信号传导与生物力学背景相结合，影响肿瘤微环境中的受体可及性、聚集和信号输出。蛋白聚糖还与细胞膜穴样内陷和脂筏富集的膜结构域相关。细胞膜穴样内陷是富含胆固醇和鞘脂的质膜内陷，调节受体可及性、膜组织和机械敏感信号传导。HSPGs，如SDCs，定位于这些膜微结构域内，参与受体聚集和信号区室化。富含蛋白聚糖的脂筏相关信号平台调节受体可及性和信号传导持续性，同时作为RTKs、整合素和GPCRs的信号枢纽。因此，蛋白聚糖相关的膜结构域将受体聚集与信号反应的空间调节相结合。
2.3. 癌症相关的蛋白聚糖和GAG信号生态位重塑
癌症相关的蛋白聚糖表达、结构和加工变化深刻重塑受体动态和信号传导架构。由失调的磺基转移酶和磺酸酯酶驱动的GAG硫酸化模式改变，修饰了配体结合亲和力、受体可及性和受体激活阈值，从而促进致癌信号传导。由于硫酸化模式决定了GAG与生长因子、趋化因子和形态发生素相互作用的亲和力和选择性，即使GAG结构的细微改变也可能深刻影响信号传导特异性和信号分子在肿瘤微环境中的空间分布。与此同时，乙酰肝素酶的上调增强生长因子释放和信号传导，促进肿瘤进展和转移。乙酰肝素酶介导的硫酸乙酰肝素切割重塑了糖萼和周细胞ECM，从而改变受体可及性、配体保留和基质通讯网络，同时促进肿瘤微环境内的适应性信号传导。
因此，特定蛋白聚糖的表达改变进一步驱动受体依赖性信号传导变化。双糖链蛋白聚糖表达增加增强IGF-IR信号传导，并促进骨肉瘤中的增殖和化疗耐药，而SDC-1失调促进RTK和整合素信号传导，增强肿瘤细胞迁移和侵袭。在肝细胞癌中，磷脂酰肌醇蛋白聚糖-3（GPC3）通过组织细胞表面的Wnt相关受体复合物促进Wnt/β-连环蛋白信号传导，从而支持持续的致癌信号传导和肿瘤进展。同样，硫酸软骨素蛋白聚糖4（CSPG4）增强黑色素瘤和三阴性乳腺癌中的整合素、Src和FAK相关信号通路，支持迁移和侵袭性肿瘤表型。这些观察突显了蛋白聚糖表达改变影响肿瘤进展，积极参与信号网络重组和适应性受体相关信号反应。癌症相关的蛋白聚糖重塑还影响受体串扰及其各自信号通路的整合。因此，SDCs与整合素和RTKs在膜相关信号平台内协同作用，促进FAK/Src、MAPK和PI3K/AKT通路的协调激活。蛋白聚糖表达改变可能不仅影响单个受体通路，还影响肿瘤细胞内多个信号级联的整合和空间协调。这些分子改变伴随着周细胞基质的重塑，导致异常信号生态位的形成，其中受体聚集、配体可用性和细胞内运输在空间上被重新编程。重要的是，这些信号生态位是由持续的ECM重塑、蛋白聚糖脱落、糖萼组织改变和机械生物学线索塑造的高度动态微环境。因此，受体信号传导可能在空间上受到限制、延长或转向与生存和治疗适应相关的替代细胞内途径。现已确定，蛋白聚糖相关的信号架构改变直接促进肿瘤微环境内的免疫调节。具体而言，蛋白聚糖和GAG组织的改变调节细胞因子梯度、白细胞运输和炎症信号通路，从而影响免疫细胞募集和免疫相关信号反应。富含蛋白聚糖的细胞外囊泡也促进信号分子、蛋白酶和炎症介质的传播，从而促进基质激活和转移前生态位形成。因此，蛋白聚糖依赖性的信号重编程有助于表型可塑性、转移进展和治疗耐药。新兴证据支持一种模型，其中蛋白聚糖作为癌症中信号架构的核心调节因子。通过将受体相互作用与GAG依赖性配体组织、膜拓扑和受体运输的空间控制相结合，蛋白聚糖协调跨细胞区室的受体动态，使得支撑肿瘤进展和治疗耐药的信号网络重连成为可能。总之，癌症相关的蛋白聚糖表达、GAG组成和周细胞组织改变重塑了细胞表面和肿瘤微环境中受体信号传导的横向架构。这些改变还影响受体内化和随后分选的条件，为细胞外信号组织与下文讨论的细胞内运输机制之间提供了概念性联系。
2.4. 受体聚集、共受体功能、信号起始和信号强度
除了在质膜上调节受体组织外，蛋白聚糖还参与调节受体运输途径，从而影响受体定位、信号传导持续时间和下游信号传导特异性。因此，蛋白聚糖不仅调节细胞表面的受体激活，还调节受体的细胞内命运和信号传导的空间持续性。受体内化是一个严格调控的过程，控制受体周转、再循环和信号区室化。内化的受体可以再循环回质膜或经历溶酶体降解，这些运输决定深刻影响信号输出。重要的是，受体信号传导不再被认为仅限于质膜，因为激活的受体可能在内涵体区室内继续信号传导，从而有助于信号通路的轴向空间调节。网格蛋白介导的内吞作用（CME）是受体内化的主要途径之一。在CME过程中，适配蛋白识别激活的受体并募集网格蛋白包被的凹坑，最终导致受体内化和运输到早期内涵体。根据受体泛素化状态和与细胞内分选机制的相互作用，受体随后可以再循环到质膜或被引导向溶酶体降解。这些运输决定关键性地影响信号传导持续时间、受体可用性和受体再敏感化。核心蛋白聚糖代表了蛋白聚糖介导受体运输调节的最佳特征化例子之一。与EGFR结合后，核心蛋白聚糖诱导细胞膜穴样内陷蛋白-1依赖性的受体内化和随后的溶酶体降解，导致下游MAPK信号的持续减弱。同样，核心蛋白聚糖介导的Met内化促进受体下调和β-连环蛋白信号的抑制。在内皮细胞中，核心蛋白聚糖与VEGFR2的相互作用激活PEG3依赖性自噬和血管生成抑制信号。相比之下，其他蛋白聚糖似乎能够通过改变受体运输动态来维持受体信号传导。双糖链蛋白聚糖与IGF-IR的相互作用促进骨肉瘤细胞中延长的受体激活和细胞内滞留，同时促进受体核转位。这一观察特别重要，因为它表明蛋白聚糖可能支持持续的细胞内信号传导，而不仅仅是调节质膜上的受体激活。RTKs的核定位与转录调控、肿瘤进展和治疗耐药相关。这一概念得到了关于β聚糖/转化生长因子β受体3（TGFBR3）的最新数据的进一步支持，TGFBR3是在肺癌和内皮细胞中维持HGF/MET信号传导的膜蛋白聚糖。在该模型中，可溶性β聚糖增强HGF诱导的MET途径激活，促进PI3K/mTOR相关的迁移信号传导和肿瘤生长，从而说明蛋白聚糖如何在经典转化生长因子β（TGF-β）共受体活性之外调节受体信号传导持续性和配体依赖性受体反应性。这些研究确定了蛋白聚糖并不统一调节受体运输。核心蛋白聚糖主要引导受体走向溶酶体降解和信号终止，而双糖链蛋白聚糖似乎促进受体滞留和核运输，说明单个蛋白聚糖决定不同的细胞内受体命运，从而塑造信号传导的空间和时间组织。跨膜蛋白聚糖也直接参与运输相关的信号事件。SDCs组成型地进行内吞和再循环，这些过程调节粘附受体周转和粘着斑动态。SDC-4已被证明通过SDC-4磷酸化、syntenin和Arf6协调整合素α5β1和αVβ3的再循环。此外，SDCs通过其糖胺聚糖链捕获受体，参与粘附和生长因子受体的再循环。近期工作继续支持SDC-4作为乳腺癌细胞信号传导、粘附和迁移的背景依赖性调节因子的作用，强化了SDC表达改变可以影响肿瘤细胞中受体相关信号通路的观点。通过这些相互作用，SDCs调节受体保留、再循环动力学和质膜上的信号传导持续性。蛋白聚糖还与细胞膜穴样内陷和脂筏介导的运输途径相关。细胞膜穴样内陷是富含胆固醇、鞘脂和细胞膜穴样内陷蛋白的烧瓶状质膜内陷，调节受体内化和机械敏感信号传导。细胞表面HSPGs，包括SDCs，定位于这些膜微结构域内，参与受体聚集和信号区室化。富含蛋白聚糖的脂筏相关信号平台调节受体可及性和内化，同时作为RTKs、整合素和GPCRs的信号枢纽。在三阴性乳腺癌细胞中，HSPG内化的实验追踪进一步强调，细胞表面HSPGs不是静态的配体结合分子，而是经历主动的内吞和细胞内运输，这些过程可能影响癌细胞迁移、营养处理和信号区室化。因此，蛋白聚糖相关的膜结构域将受体聚集与运输依赖性信号调节相结合。越来越多的证据也支持蛋白聚糖在调节内涵体信号平台中的作用。内涵体现在被认为是主动的信号区室，而不是被动的运输囊泡。激活受体在内涵体区室内的保留可能维持MAPK、PI3K/AKT和Src家族信号通路，从而影响细胞增殖、迁移和存活。最近的机械生物学研究进一步支持这样的概念：富含蛋白聚糖的糖萼和周细胞基质组织调节机械敏感受体功能、受体可及性和下游信号传导，从而将生化受体调节与力依赖性信号传导和癌症相关微环境中的细胞适应联系起来。因此，通过调节受体内化、再循环和细胞内滞留，蛋白聚糖可能不仅影响信号强度，还影响信号定位和时间动态。这一证据支持蛋白聚糖作为受体运输途径主动调节因子的概念。通过调节受体内化、再循环、降解和细胞内滞留，蛋白聚糖塑造了癌细胞中信号网络的空间和时间组织。
2.5. 蛋白聚糖脱落、GAG和ECM重塑以及细胞外囊泡
蛋白聚糖脱落和ECM重塑是相关但不同的过程，有助于癌症中受体信号传导的动态调节。SDC脱落是这一过程最具特征化的例子之一。MMPs和ADAM家族蛋白酶切割SDC胞外域，产生保留其结合生长因子、细胞因子和细胞外配体能力的可溶性片段。因此，脱落的SDCs作为可溶性信号平台，在肿瘤微环境中重新分布配体，并调节远处细胞位点的受体激活。重要的是，脱落动态地改变细胞表面糖萼的组成和细胞外信号生态位的组织。脱落的SDC-1与多种癌症类型（包括多发性骨髓瘤和乳腺癌）中增强的肿瘤生长、血管生成和转移相关。在多发性骨髓瘤中，脱落的SDC-1结合VEGF并通过促进内皮细胞上的VEGFR激活来促进血管生成。SDC脱落还促进整合素和RTK信号传导，同时重塑周细胞基质，从而促进肿瘤细胞迁移和侵袭。近期数据进一步支持SDC-1脱落有助于肿瘤相关微环境中的免疫调节和炎症信号传导，强化了其作为肿瘤进展和基质通讯调节因子的作用。因此，蛋白聚糖脱落有助于肿瘤微环境中信号架构的动态重连。与此同时，GAG链的酶促重塑代表了与蛋白水解性蛋白聚糖脱落不同的过程。乙酰肝素酶切割HS链，增强基质结合生长因子（包括VEGF和FGF）的释放，从而放大受体激活和肿瘤相关血管生成。硫酸化模式的改变另外修饰配体结合亲和力和信号传导特异性，促进癌细胞中的适应性信号反应。证据进一步表明，失调的硫酸化模式影响肿瘤相关细胞外基质中的免疫相关信号通路、细胞因子梯度和受体可及性，进一步促进致癌信号适应。因此，GAG链的蛋白水解加工和结构修饰都深刻影响信号传导的可用性和受体激活阈值。ECM重塑还改变肿瘤微环境的生物力学特性。基质刚度、胶原组织和糖萼组成的变化影响受体可及性、整合素激活和机械转导通路。增加的基质刚度与多种癌症类型中增强的整合素聚集、粘着斑形成和持续的RTK信号传导相关。更近期的机械生物学研究表明，糖萼相关的蛋白聚糖参与力依赖性受体组织和机械敏感信号传导调节，将ECM重塑与改变的受体运输和适应性肿瘤信号反应联系起来。因此，生化和生物力学重塑过程协同产生支持肿瘤进展和治疗耐药的异常信号生态位。最近，蛋白聚糖也被卷入细胞外囊泡（EV）生物学。蛋白聚糖有助于EV的生物发生、货物组织和细胞间通讯，而EV相关的蛋白聚糖促进肿瘤微环境中信号分子和基质重塑酶的传播。例如，SDCs和syntenin参与与膜运输机制相关的外泌体生物发生途径。新兴证据进一步支持富含蛋白聚糖的EV通过转移生物活性蛋白、细胞因子、生长因子和基质重塑酶在肿瘤和基质细胞之间参与转移前生态位形成和信号程序的长距离传播。这些观察进一步扩展了这样的概念：蛋白聚糖不仅在质膜局部调节信号传导，而且跨越远处的细胞和细胞外区室进行调节。现在强调的是，ECM失调深刻改变肿瘤微环境中的免疫相关信号通路。失调的ECM组分，包括蛋白聚糖和富含GAG的基质，可能作为信号配体与免疫细胞受体相互作用，并调节下游炎症和促肿瘤信号级联。在此背景下，蛋白聚糖不仅作为肿瘤细胞中受体信号传导的调节因子出现，而且作为基质和免疫相关通讯网络的主动调节因子。总的来说，这些发现突显了蛋白聚糖脱落和基质重塑不仅仅是肿瘤进展的次要后果，而是重组癌症相关微环境中信号架构和受体动态的主动过程。
3. 蛋白聚糖在受体内化和细胞内运输中的作用
除了在质膜上组织受体信号传导外，蛋白聚糖还可能参与受体内化和细胞内运输，从而影响受体定位、信号传导持续时间和下游信号传导特异性。受体内化构成轴向空间调节的核心组成部分，因为运输决定决定了受体是再循环到质膜、经历溶酶体降解、保留在具有信号能力的细胞内区室中，还是在特定情况下向细胞核运输。与经典受体配体不同，蛋白聚糖通过其模块化核心蛋白和GAG链同时与ECM组分、可溶性配体、膜受体、脂质微结构域和细胞内运输机制相互作用。这种独特的分子结构使蛋白聚糖能够将细胞外生化和生物力学信息与细胞内受体运输相结合，从而作为受体命运的持续组织者，而不是孤立的信号调节因子。然而，蛋白聚糖介导的细胞内运输调节的直接证据程度在单个蛋白聚糖-受体系统之间差异很大。细胞表面HSPGs，包括SDC-1和SDC-4，作为共受体，还调节细胞因子生成以及外排和内吞信号通路。此外，SDC-4不仅定位于质膜，还定位于内吞区室，包括早期内涵体和多泡体，表明在肌肉细胞分化过程中存在主动的内化和沿内涵体/溶酶体降解途径的运输。尽管这些发现来自非恶性细胞模型，但它们证明了SDCs能够进行主动的细胞内运输，而不是仅仅作为静态的膜共受体发挥作用。SDCs还涉及外泌体生物发生和多泡体形成，这些过程进一步将蛋白聚糖与细胞内运输和细胞间通讯联系起来。
3.1. 受体内化和内吞途径选择
受体胞吞是一个基本的细胞过程，调节信号转导、受体可用性和下游细胞反应。在生理条件下，受体内化通过几种特征明确的途径发生，蛋白聚糖在受体聚集、配体呈递和运输动态中发挥重要的调节作用。重要的是，受体内化不仅仅是终止信号传导；它经常通过激活受体在细胞内区室中的空间再分布来促进信号传播。内化途径受受体身份、配体占用、膜组织和细胞背景的影响。网格蛋白介导的内吞作用、细胞膜穴样内陷相关的摄取、其他非网格蛋白依赖性途径和巨胞饮因此代表了机制上不同的途径，可能导致不同的细胞内运输结果。
3.1.1. 网格蛋白介导的内吞作用
研究最充分的机制是网格蛋白介导的内吞作用（CME），大多数真核细胞使用该途径。CME促进抗体、激素、营养物质和细胞表面受体（包括GPCRs和RTKs）摄取到细胞质中。CME始于适配蛋白2（AP2）和网格蛋白三脚蛋白复合物从细胞质中的募集。AP2作为主要组织者，通过与磷脂酰肌醇4,5-二磷酸（PIP2）和受体尾部的特定细胞质货物基序结合而被激活。这种募集触发网格蛋白晶格的组装，将膜变形为网格蛋白包被的凹坑（CCP）。随着凹坑成熟，GTP酶发动蛋白（dynamin）在囊泡颈部聚合，通过GTP水解促进膜分裂。最后，辅助蛋白（auxilin）和Hsc70介导网格蛋白晶格的快速脱壳，允许囊泡与早期内涵体融合。尽管CME代表了RTKs和GPCRs的主要内化途径，但蛋白聚糖在CME过程中调节受体选择、聚集和货物组织的作用仍不完全清楚。在CME过程中，适配蛋白识别激活的受体并募集网格蛋白包被的凹坑，最终导致受体内化和运输到早期内涵体。根据受体泛素化状态和与细胞内分选机制的相互作用，受体随后可以再循环到质膜或被引导向溶酶体降解。这些运输决定关键性地影响信号传导持续时间、受体可用性和受体再敏感化。重要的是，蛋白聚糖对受体激活或磷酸化的依赖性效应不应自动被解释为蛋白聚糖依赖性CME的证据，除非直接检查了受体内化或随后的细胞内分选。
3.1.2. 细胞膜穴样内陷相关内吞作用
细胞膜穴样内陷相关内吞作用代表了一种非网格蛋白依赖性途径，通过富含胆固醇和鞘脂的膜结构域运作，这些结构域富含细胞膜穴样内陷蛋白和cavin蛋白。细胞膜穴样内陷在脂肪细胞、内皮细胞、成纤维细胞和肌细胞中特别丰富。其特征是50-80nm的烧瓶状质膜内陷，这些结构域与ECM、糖萼和机械敏感信号传导的组织密切相关。该途径可能涉及HSPGs对细胞外配体的隔离和组织。它们长的多阴离子GAG链充当分子支架，能够结合生长因子、脂蛋白和病原体。在配体结合后，细胞表面HSPGs，包括SDCs和磷脂酰肌醇蛋白聚糖，可以在富含胆固醇的脂筏内进行侧向扩散和聚集。这种聚集有助于膜结构域组织，并可能促进与含细胞膜穴样内陷蛋白和cavin结构的关联，尽管蛋白聚糖聚集与细胞膜穴样内陷囊泡形成之间的精确关系取决于货物和细胞背景。因此，细胞表面HSPGs不仅作为配体结合分子，还作为膜微结构域和运输平台的组织者。细胞膜穴样内陷蛋白-1在Tyr14位点被Src激酶磷酸化可以促进细胞膜穴样内陷内化的调节。发动蛋白随后参与膜分裂，而肌动蛋白细胞骨架重塑支持囊泡内化。内化后，细胞膜穴样内陷相关的货物可以进入不同的细胞内途径，包括内涵体和转胞吞途径；因此受体命运不仅仅由细胞膜穴样内陷进入决定。相应地，本文不使用离散的“caveosome”概念作为细胞膜穴样内陷运输中的通用中间区室。细胞膜穴样内陷和内吞相关的改变已在胶质瘤和肝细胞癌模型中进行了研究。鉴于脑ECM的高透明质酸含量，CD44介导的相互作用也已被卷入胶质瘤细胞迁移和侵袭。这些发现说明了ECM组织、膜相关受体和侵袭性信号传导之间的密切关系，尽管它们并不统一提供受体运输的直接证据。蛋白聚
