Exosomes can transfer proteins and nucleic acids from one cell to another, altering the phenotype of the recipient cell. In the case of cancer, tumor-derived exosomes have been shown to promote tumor cell proliferation. Now, in a mouse model of melanoma, Peinado et al. report that exosomes derived from highly metastatic tumor cells can influence bone marrow cells, resulting in increased recruitment of provasculogenic bone marrow progenitors to sites of metastasis, increased primary tumor growth and metastatic spread. Tumor-derived exosomes are emerging mediators of tumorigenesis. We explored the function of melanoma-derived exosomes in the formation of primary tumors and metastases in mice and human subjects. Exosomes from highly metastatic melanomas increased the metastatic behavior of primary tumors by permanently 'educating' bone marrow progenitors through the receptor tyrosine kinase MET. Melanoma-derived exosomes also induced vascular leakiness at pre-metastatic sites and reprogrammed bone marrow progenitors toward a pro-vasculogenic phenotype that was positive for c-Kit, the receptor tyrosine kinase Tie2 and Met. Reducing Met expression in exosomes diminished the pro-metastatic behavior of bone marrow cells. Notably, MET expression was elevated in circulating CD45−C-KITlow/+TIE2+ bone marrow progenitors from individuals with metastatic melanoma. RAB1A, RAB5B, RAB7 and RAB27A, regulators of membrane trafficking and exosome formation, were highly expressed in melanoma cells. Rab27A RNA interference decreased exosome production, preventing bone marrow education and reducing, tumor growth and metastasis. In addition, we identified an exosome-specific melanoma signature with prognostic and therapeutic potential comprised of TYRP2, VLA-4, HSP70, an HSP90 isoform and the MET oncoprotein. Our data show that exosome production, transfer and education of bone marrow cells supports tumor growth and metastasis, has prognostic value and offers promise for new therapeutic directions in the metastatic process.

Chaperone networks are dysregulated with aging and neurodegenerative disease, but whether compromised Hsp70/Hsp90 chaperone function directly contributes to neuronal degeneration is unknown. Stress-inducible phosphoprotein-1 (STI1; STIP1; HOP) is a co-chaperone that simultaneously interacts with Hsp70 and Hsp90, but whose function in vivo remains poorly understood. To investigate the requirement of STI1-mediated regulation of the chaperone machinery in aging we combined analysis of a mouse line with a hypomorphic Stip1 allele, with a neuronal cell line lacking STI1 and in-depth analyses of chaperone genes in human datasets. Loss of STI1 function severely disturbed the Hsp70/Hsp90 machinery in vivo, and all client proteins tested and a subset of cochaperones presented decreased levels. Importantly, mice expressing a hypomorphic STI1 allele showed spontaneous age-dependent hippocampal neurodegeneration, with consequent spatial memory deficits. STI1 is a critical node for the chaperone network and it can contribute to age-dependent hippocampal neurodegeneration.

Abstract Obesity significantly decreases life expectancy and increases the incidence of age-related dysfunctions, including β-cell dysregulation leading to inadequate insulin secretion. Here, we show that diluted plasma from obese human donors acutely impairs β-cell integrity and insulin secretion relative to plasma from lean subjects. Similar results were observed with diluted sera from obese rats fed ad libitum , when compared to sera from lean, calorically-restricted, animals. The damaging effects of obese circulating factors on β-cells occurs in the absence of nutrient overload, and mechanistically involves mitochondrial dysfunction, limiting glucose-supported oxidative phosphorylation and ATP production. We demonstrate that increased levels of adiponectin, as found in lean plasma, are the protective characteristic preserving β-cell function; indeed, sera from adiponectin knockout mice limits β-cell metabolic fluxes relative to controls. Furthermore, oxidative phosphorylation and glucose-sensitive insulin secretion, which are completely abrogated in the absence of this hormone, are restored by the presence of adiponectin alone, surprisingly even in the absence of other serological components, for both the insulin-secreting INS1 cell line and primary islets. The addition of adiponectin to cells treated with plasma from obese donors completely restored β-cell functional integrity, indicating the lack of this hormone was causative of the dysfunction. Overall, our results demonstrate that low circulating adiponectin is a key damaging element for β-cells, and suggest strong therapeutic potential for the modulation of the adiponectin signaling pathway in the prevention of age-related β-cell dysfunction. Abstract Figure Graphical Abstract: Incubation of β-cells with sera or plasma from obese rats and humans hampers mitochondrial oxidative phosphorylation and glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) relative to sera and plasma from lean rats and humans. Adiponectin, found at elevated levels in lean subjects, supports β-cell function on its own, in the absence of sera, and also reverses the effects of obese plasma. Prepared using Biorender.com.