Advances in Molecular OncologyAdvances in Molecular OncologyУспехи молекулярной онкологии2313-805X2413-3787Publishing House ABV Press33110.17650/2313-805X2021-8-1-41-46SHORT REPORTКРАТКОЕ СООБЩЕНИЕEffect of caveolin-1 knockdown on the protein composition of extracellular vesicles secreted by non-small cell lung cancer cellsВлияние нокдауна кавеолина-1 на белковый состав экстраклеточных везикул, секретируемых клетками немелкоклеточного рака легкихhttps://orcid.org/0000-0002-4127-6973SkryabinG. O.СкрябинГ. О.
Russian Federation

Build. 15, 24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478

115478 Москва, Каширское шоссе, 24, стр. 15

https://orcid.org/0000-0003-0766-163XKomelkovA. V.КомельковА. В.
Russian Federation

Build. 15, 24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478

115478 Москва, Каширское шоссе, 24, стр. 15

https://orcid.org/0000-0002-2078-4274KopninP. B.КопнинП. Б.
Russian Federation

Build. 15, 24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478

115478 Москва, Каширское шоссе, 24, стр. 15

https://orcid.org/0000-0002-4071-7693NikishinI. I.НикишинИ. И.
Russian Federation

1–12 Leninskie Gory, Moscow 119234

119234 Москва, Ленинские горы, 1, стр. 12

https://orcid.org/0000-0003-1660-0898KuzmichevS. A.КузьмичевС. А.
Russian Federation

Build. 15, 24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478

115478 Москва, Каширское шоссе, 24, стр. 15

https://orcid.org/0000-0001-8837-7969TchevkinaE. M.ЧевкинаЕ. М.
Russian Federation

Elena Tchevkina 

Build. 15, 24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478

 Елена Максимовна Чевкина 

115478 Москва, Каширское шоссе, 24, стр. 15

tchevkina@mail.ruResearch Institute of Carcinogenesis, N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Ministry of Health of RussiaНИИ канцерогенеза ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии имени Н.Н. Блохина» Минздрава РоссииLomonosov Moscow State UniversityФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»150120218141460905202109052021Copyright ©; 2021, Skryabin G.O., Komelkov A.V., Kopnin P.B., Nikishin I.I., Kuzmichev S.A., Tchevkina E.M.Copyright ©; 2021, Скрябин Г.О., Комельков А.В., Копнин П.Б., Никишин И.И., Кузьмичев С.А., Чевкина Е.М.2021Skryabin G.O., Komelkov A.V., Kopnin P.B., Nikishin I.I., Kuzmichev S.A., Tchevkina E.M.Скрябин Г.О., Комельков А.В., Копнин П.Б., Никишин И.И., Кузьмичев С.А., Чевкина Е.М.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://umo.abvpress.ru/jour/article/view/331

Background. Recent data show evidence that lipid rafts (LR) proteins could be involved in the formation of exosomes and the sorting of proteins that make up the exosomal cargo. Such data are available for flotillins, structural and functional components of flatted rafts. The presence of the main component of caveolar rafts, caveolin-1 (Cav-1), has been shown in exosomes produced by some cancer cells; however, its possible participation in the regulation of the protein composition of exosomes has not been studied previously.

Materials and methods. Knockdown of Cav-1 by transduction of a lentiviral vector expressing precursors of short hairpin ribonucleic acid to Cav-1; isolation (by ultracentrifugation) and analysis (transmission electron microscopy, nanoparticle tracking analysis) of extracellular vesicles (EVs) from non-small cell lung cancer cells (NSCLC) H1299; analysis of proteins in cells and in EVs by immunoblotting.

Results. Analysis of the effect of Cav-1 expression on the composition of EV proteins associated with exosome biogenesis revealed a decrease in the level of Alix and TSG101, an increase in the level of LR proteins and the absence of changes in the level of tetraspanin CD9.

 Conclusion. The obtained data demonstrate a Cav-1-dependent changes in the composition of EVs, indicating a change in the ratio of vesicles formed by the various molecular mechanisms.

Введение. Данные исследований последних лет свидетельствуют о том, что белки, входящие в состав липидных рафтов, могут быть задействованы в формировании экзосом и отборе белков, входящих в состав экзосомального карго. Такие данные получены для флотиллинов, структурно-функциональных компонентов плоских рафтов. Для кавеолина-1 (Cav-1), основного компонента кавеолярных рафтов, показано присутствие в экзосомах некоторых опухолевых клеток, однако его возможное участие в регуляции белкового состава экзосом ранее не исследовалось.

Материалы и методы. Нокдаун Cav-1 проводили методом трансдукции лентивирусного вектора, экспрессирующего предшественников малых шпилечных рибонуклеиновых кислот к Cav-1. Экстраклеточные везикулы (ЭКВ) выделяли из клеток линии Н1299 немелкоклеточного рака легких методом дифференциального ультрацентрифугирования. Препараты ЭКВ верифицировали с помощью трансмиссионной электронной микроскопии (анализ размера и морфологии) и методом анализа траекторий движения наночастиц (среднеразмерное распределение и концентрация). Для анализа экзосомальных маркеров и Cav-1 в клетках и ЭКВ применяли метод иммуноблоттинга.

Результаты. Анализ влияния экспрессии Cav-1 на состав белков ЭКВ, ассоциированных с биогенезом экзосом, выявил снижение уровня Alix и TSG101, повышение уровня белков липидных рафтов и отсутствие изменений уровня тетраспанина CD9.

Заключение. Полученные данные демонстрируют Cav-1-зависимое изменение состава ЭКВ, свидетельствующее об изменении соотношения везикул, образованных с помощью различных молекулярных механизмов. 

exosomeslipid raftsflotillinstomatincaveolin-1AlixTSG101экзосомылипидные рафтыфлотиллинстоматинкавеолин-1AlixTSG101The study was performed with the support of Russian Foundation for Basic Research (project No. 18-04-00038А).Исследование проведено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 18-04-00038А).Soung Y.H., Nguyen T., Cao H. et al. Emerging roles of exosomes in cancer invasion and metastasis. BMB Rep 2016;49(1):18–25. DOI: 10.5483/BMBRep.2016.49.1.239.Baietti M.F., Zhang Z., Mortier E. et al. Syndecan-syntenin-ALIX regulates the biogenesis of exosomes. Nat Cell Biol 2012;14(7):677–85. DOI: 10.1038/ncb2502.Villarroya-Beltri C., Baixauli F., Gutiérrez-Vázquez C. et al. Sorting it out: regulation of exosome loading. Semin Cancer Biol 2014;28(1):3–13. DOI: 10.1016/j.semcancer.2014.04.009.Kowal J., Tkach M., Théry C. Biogenesis and secretion of exosomes. Curr Opin Cell Biol 2014;29(1):116–25. DOI:10.1016/j.ceb.2014.05.004.Lingwood D., Simons K. Lipid rafts as a membrane-organizing principle. Science 2010;327(5961):46–50. DOI: 10.1126/science.1174621.Simons K., Sampaio J.L. Membrane organization and lipid rafts. Cold Spring Harb Perspect Biol 2011;3(10):1–17. DOI:10.1101/ cshperspect.a004697.Trajkovic K., Hsu C., Chiantia S. et al. Ceramide triggers budding of exosome vesicles into multivesicular endosomes. Science 2008;319(5867):1244–7. DOI: 10.1126/science.1153124.Stuffers S., Sem Wegner C., Stenmark H., Brech A. Multivesicular endosome biogenesis in the absence of ESCRTs. Traffic 2009;10(7):925–37. DOI: 10.1111/j.1600-0854.2009.00920.x.van Niel G., Charrin S., Simoes S. et al. The tetraspanin CD63 regulates ESCRTindependent and -dependent endosomal sorting during melanogenesis. Dev Cell 2011;21(4):708–21. DOI: 10.1016/j.devcel.2011.08.019.Phuyal S., Hessvik N.P., Skotland T. et al. Regulation of exosome release by glycosphingolipids and flotillins. FEBS J 2014;281(9):2214–27. DOI: 10.1111/febs.12775.Yuyama K., Sun H., Mitsutake S., Igarashi Y. Sphingolipid-modulated exosome secretion promotes clearance of amyloid-β by microglia. J Biol Chem 2012;287(14):10977–89. DOI: 10.1074/jbc.M111.324616.Skryabin G.O., Komelkov A.V., Savelyeva E.E., Tchevkina E.M. Lipid rafts in exosome biogenesis. Biohimiya = Biochemistry (Moscow) 2020;85(2):208–24. (In Russ.).Скрябин Г.О., Комельков А.В., Савельева Е.Е., Чевкина Е.М. Липидные рафты в биогенезе экзосом. Биохимия 2020;85(2):208–24.Théry C., Clayton A., Amigorena S., Raposo G., Isolation and characterization of exosomes from cell culture supernatants and biological fluids. Curr Protoc Cell Biol 2006;30(1):3.22.1–9. DOI: 10.1002/0471143030.cb0322s30.Kajimoto T., Okada T., Miya S. et al. Ongoing activation of sphingosine 1-phosphate receptors mediates maturation of exosomal multivesicular endosomes. Nat Commun 2013;4:2712. DOI: 10.1038/ncomms3712.Skryabin G.O., Komelkov A.V., Galetsky S.A. et al. Stomatin is highly expressed in exosomes of different origin and is a promising candidate as an exosomal marker. J Cell Biochem 2021;122(1):100–15. DOI: 10.1002/jcb.29834.Campos A., Salomon C., Bustos R. et al. Caveolin-1-containing extracellular vesicles transport adhesion proteins and promote malignancy in breast cancer cell lines. Nanomedicine 2018;13(20): 2597–609. DOI: 10.2217/nnm-2018-0094.Kainov Y., Favorskaya I., Delektorskaya V. et al. CRABP1 provides high malignancy of transformed mesenchymal cells and contributes to the pathogenesis of mesenchymal and neuroendocrine tumors. Cell Cycle 2014;13(10):1530–9. DOI: 10.4161/cc.28475.Thery C., Lavieu G., Martin-Jaular L. et al. Minimal information for studies of extracellular vesicles 2018 (MISEV2018): a position statement of the International Society for Extracellular Vesicles and update of the MISEV2014 guidelines. J Extracell Vesicles 2018;7(1):1535750.Yanez-Mo M., Barreiro O., GordonAlonso M. et al. Tetraspanin-enriched microdomains: a functional unit in cell plasma membranes. Trends Cell Biol 2009;19(9):434–46. DOI: 10.1016/j.tcb.2009.06.004.