溶酶体TMEM165通过介导钙离子内流和氢离子外排调控细胞离子稳态与生存的新机制

本研究揭示了溶酶体膜蛋白TMEM165作为Ca2+ /H+ 逆向转运体的关键作用，通过建立新型Lyso-mKeima荧光传感器，研究人员发现TMEM165介导的钙离子内流能触发溶酶体质子泄漏，从而在细胞应对胞质钙超载时维持离子稳态。该发现不仅填补了胎盘哺乳动物溶酶体钙补充机制的空白，更为癌症治疗和溶酶体贮积症等疾病的靶向干预提供了新思路。

　　

在细胞这个精密运转的微观世界里，溶酶体就像一座高效的回收处理厂，负责降解和循环利用各种生物大分子。这座工厂的正常运转依赖于两个关键参数：酸性环境（pH 4.5-5.0）和钙离子浓度。虽然科学家们已经发现多种溶酶体钙释放通道（如TRPML1和P2RX4），但一个根本性问题始终悬而未决——在胎盘哺乳动物中，溶酶体如何补充其钙离子储备？这个谜题困扰了学界多年，直到丹麦癌症协会研究中心等机构的研究团队在《Nature Communications》上发表突破性发现。

研究团队创造性地开发了Lyso-mKeima荧光传感器，这种新型工具能精确测量溶酶体表面纳米级的pH变化。结合CRISPR/Cas9基因编辑、膜片钳电生理技术和活细胞钙成像等手段，他们系统研究了溶酶体离子调控机制。特别值得注意的是，团队建立了人类乳腺癌和宫颈癌细胞系模型，并通过铁葡聚糖标记的溶酶体纯化技术证实了TMEM165的亚细胞定位。

研究结果部分，小标题"溶酶体质子外排酸化溶酶体周围区域"显示，Lyso-mKeima传感器首次证实溶酶体表面pH（7.09）显著低于胞质pH（7.52），这种酸性微环境由TMEM175介导的基础性质子泄漏形成。在"钙离子浓度升高触发溶酶体质子泄漏"部分，研究发现CADs（阳离子两亲性药物）等钙动员剂能诱导TMEM175非依赖性的溶酶体质子泄漏，这种效应可被钙螯合剂BAPTA-AM阻断。

关键发现体现在"TMEM165介导钙离子诱导的溶酶体质子泄漏"部分：通过siRNA敲低和过表达实验证实，TMEM165是CADs诱导溶酶体质子泄漏的必要条件。有趣的是，TMEM165缺失不影响基础pH，但其过表达会导致溶酶体碱化和胞质酸化。在"TMEM165补充溶酶体钙储备"部分，GPN（甘氨酰-L-苯丙氨酸-β-萘胺）诱导的溶酶体钙释放实验显示，TMEM165缺陷细胞溶酶体钙储备减少40%，而过表达细胞增加60%。新型Lyso-GCaMP8s传感器进一步证实，TMEM165缺失会延缓ML-SA1刺激后溶酶体钙储备的恢复。

电生理实验部分"TMEM165介导H⁺
和Ca²⁺
依赖性电流"提供了直接证据：在模拟溶酶体-胞质离子梯度的条件下（胞侧pH 7.5/1μM Ca²⁺
，溶酶体侧pH 4.6/10nM Ca²⁺
），TMEM165过表达细胞产生显著的内向电流，该电流在pH梯度消除或钙离子缺失时消失，证实其具有Ca²⁺
/H⁺
逆向转运活性。

在讨论部分，研究强调了三个层面的科学意义：机制上，TMEM165解决了"溶酶体钙库如何补充"这一长期悬而未决的问题；技术上，Lyso-mKeima传感器的开发为溶酶体表面微环境研究提供了新工具；医学应用上，TMEM165调控剂可能成为癌症治疗的新靶点——拮抗剂可增强CADs等抗癌药物的溶酶体膜透化作用，而激动剂可能改善溶酶体贮积症和帕金森病中的钙稳态失衡。这项研究由Ran Chen、Bin Liu和Dawid Jaslan等学者共同完成，为理解细胞离子稳态调控提供了全新范式。