由于肿瘤受到营养限制，它们必须通过巨胞饮 [ 12 ] 和自噬 [ 13 ] 获得替代能源并构建生物大分子(如蛋白质、核酸和多糖)的基本单元。巨胞饮是是一种细胞内过程，细胞通过这种方式吞噬并内化大量的外部液体和溶质。自噬是指蛋白质和细胞器在细胞内的清除和降解。为了满足这种分解代谢的需求，癌细胞需要发展更相配的溶酶体。因此，与正常的组织相比，肿瘤细胞中有更多、更大的溶酶体。例如，TGFbeta-1诱导恶性乳腺上皮细胞发生溶酶体生物发生，这些细胞失去了细胞极性，获得了迁移和侵袭的特性 [ 14 ] 。此外，转化了Src基因的小鼠成纤维细胞发育出异常增大的溶酶体 [ 15 ] 。在K-RAS诱导的乳腺上皮细胞恶性转化过程中也发现类似现象 [ 16 ] 。在上述情况中，这些溶酶体变化的发生机制的仍不清楚。然而，由于溶酶体的pH在癌基因驱动的转化过程中保持不变或变得更加酸性 [ 16 ] [ 17 ] ，溶酶体总体积的增加会导致溶酶体质子存储的增加和更碱的胞质pH [ 17 ] 。另一方面，有少数肿瘤具有由转录因子驱动的溶酶体生物发生增强。这些转录因子结合溶酶体基因的启动子，包括V-ATPase的组分，并上调它们的表达。

TFEB、TFE3和MITF (MIT/TFE蛋白)是促进脊椎动物正常细胞中溶酶体生物发生的主要转录因子 [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] 。MiT/TFE转录因子与DNA的结合是由E-box序列(CACGTG)的识别所介导 [ 21 ] ，该序列通常由其他bHLH-Zip转录因子识别。MiT/TFE转录因子会优先识别另一种特定类型的E-box序列(GTCACGTGAC)，其两侧有特定的核苷酸残基，被称为“协调溶酶体表达和调节”(CLEAR)元件 [ 22 ] 。一些肿瘤会上调MIT/TFE蛋白的表达水平，以促进溶酶体的酸化并提高其降解活性。例如，高表达MIT/TFE蛋白的胰腺导管腺癌(PDA)细胞比正常胰腺细胞具有更多和更大的溶酶体 [ 23 ] 。此外，PDA细胞中TFE3的敲除使溶酶体碱化，但不会减少溶酶体的体积和数量，表明MIT/TFE蛋白是V-ATPase转录和活性的重要调节因子 [ 24 ] 。同样，与癌旁的正常组织相比，TFEB在少数乳腺癌 [ 25 ] 和结直肠癌 [ 26 ] 中的表达水平也较高。TFEB的表达与病理分级呈正相关，且患有TFEB高表达肿瘤的患者其存活率通常较低 [ 25 ] [ 26 ] 。在一些罕见的肿瘤中，基因组重排和易位也会诱导MIT/TFE蛋白的过度表达。肾细胞癌就是一个典型的例子，一小部分肾癌具有易位引起的TFE3/TFEB融合，导致其过度表达 [ 27 ] 。同样，肺泡软组织肉瘤含有ASPSCR1-TFE3融合，导致该嵌合蛋白具有比TFE3更强的转录活性 [ 28 ] 。此外，MITF在黑色素瘤中通过扩增而上调，异位表达MITF结合BRAF突变体可以转化原代人类黑色素细胞 [ 29 ] 。作为MITF的靶基因，V-ATPase的3个亚基ATP6V1G1、ATP6V1C1和ATP6V0D2在黑色素瘤细胞中高表达 [ 30 ] 。

在大多数V-ATPase亚基异常高表达的肿瘤中，通过抑制V-ATPase的活性破坏肿瘤pH稳态，可以抑制肿瘤细胞的存活或侵袭 [ 4 ] 。例如，巴佛洛霉素A1 (Baf-A1)，一种经典的V-ATPase抑制剂，可以诱导胰腺癌细胞和胃癌细胞的凋亡 [ 31 ] [ 32 ] 。此外，V-ATPase亚基V1A基因的敲除也可以降低胃癌细胞的侵袭力 [ 33 ] 。这些结果表明溶酶体对胞质质子的清除作用在肿瘤进展中的重要性。

总之，转录因子上调V-ATPase亚基的表达是促进溶酶体摄取质子和维持肿瘤细胞pH梯度逆转的重要途径。

另一种调节V-ATPase活性的机制是V1和V0结构域的可逆组装 [ 34 ] [ 35 ] 。在酵母中，葡萄糖匮乏会触发V-ATPase的解体和溶酶体的碱化 [ 36 ] 。相反，葡萄糖的再供给导致V-ATPase的重组和溶酶体的酸化。按照V1/V0组装的循环，葡萄糖匮乏会导致胞质酸化，而葡萄糖再供给则会使胞质pH恢复正常 [ 37 ] ，这表明V-ATPase的组装可以调节质子平衡。在哺乳动物细胞中，氨基酸匮乏或急性缺糖可以诱导V-ATPase的组装，而慢性缺糖则触发V-ATPase复合体的解体 [ 9 ] [ 35 ] 。从以上证据可以看出，癌细胞可能通过两种方式促进V0/V1组装以维持pH梯度逆转。一种是肿瘤可能使用一些未知的机制来调节V0/V1组装，另一种是肿瘤中C亚基的急剧上调，如黑色素瘤 [ 30 ] 和口腔鳞状细胞癌 [ 38 ] ，这确保了V0/V1的有效组装和质子的清除。

V-ATPase活性也通过分子间激活来调节。STAT3是一个致癌蛋白，可以通过激活STAT3调节V-ATPase活性 [ 39 ] 。STAT3促进肿瘤发生的主要方式是调控肿瘤的细胞增殖、生存、血管生成、迁移、分化、侵袭和免疫抑制 [ 40 ] 。一个小的STAT3库以卷曲线圈结构域依赖的方式被招募到溶酶体膜上，STAT3与溶酶体V-ATPase结合并激活，但不调节癌细胞中的V0/V1组装。STAT3的缺失会导致溶酶体碱化和胞质酸化，证明了STAT3和V-ATPase的相互作用在维持pH梯度逆转中的重要性。此外，急性胞质酸化可以诱导过多的STAT3从细胞核转移到溶酶体，以抵消应激 [ 39 ] 。根据一项蛋白相互作用的研究，除了STAT3，还有超过170种蛋白质可能与V-ATPase相互作用 [ 41 ] 。然而，其中只有几个，如含有TCP1亚基的伴侣蛋白、SNX27和DMXL1，得到了进一步验证 [ 41 ] 。因此，可能存在更多的V-ATPase分子间激活，以增加溶酶体对质子的摄入，并使胞质碱化。这一推断被磷酸果糖激酶1 (PFK1)与小鼠肾脏中ATP6V0A4相互作用的结论所证实 [ 42 ] 。体内和体外研究表明，这种相互作用的破坏会严重影响质子运输和ATPase活性，但不影响V-ATPase组装 [ 43 ] 。然而，这种相互作用及其生理意义还未在癌细胞中得到证实。综上所述，分子间激活在调节癌细胞的V-ATPase活性和pH动态平衡方面也起着重要作用。

因此，V-ATPase活性的增强和溶酶体体积的增大都显著提高了溶酶体的质子存储能力，并使癌细胞的胞质碱化，维持pH梯度逆转。