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作者与机构
该综述由大连医科大学附属第一医院整合医学实验室的Yao Xu(第一作者)、Lu Zhang(共同一作)、Dong Shang(通讯作者)和Hong Xiang(通讯作者)合作完成,发表于期刊《Biomolecules》2025年第15卷第810期,标题为《Lactylation: From Molecular Insights to Disease Relevance》。
论文主题
文章系统总结了蛋白质乳酸化修饰(lysine lactylation, Kla)的分子机制及其在疾病中的调控作用,重点探讨了Kla在肿瘤、炎症、代谢重编程等领域的生物学功能与临床转化潜力。
主要观点与论据
1. Kla的分子机制与调控网络
Kla是一种由乳酸衍生的翻译后修饰(PTM),通过将乳酰基共价结合到组蛋白或非组蛋白的赖氨酸残基上,调控基因转录和蛋白质功能。其动态平衡由三类关键因子调控:
- “Writer”(写入酶):如乙酰辅酶A合成酶2(ACSS2)催化乳酸生成乳酰辅酶A;组蛋白乙酰转移酶p300、TIP60和KAT8等将乳酰基转移至靶蛋白。
- “Reader”(读取蛋白):如BRG1识别H3K18la修饰,激活代谢相关基因;YTHDF2通过识别Kla促进肿瘤发生。
- “Eraser”(擦除酶):去乙酰化酶HDAC1-3和Sirtuin 3(SIRT3)可去除乳酰化修饰。
证据:引用Zhang等2019年首次发现组蛋白Kla的研究(Nature 2019),以及后续关于ACSS2作为乳酰辅酶A合成酶的实验(Cell Metabolism 2025)。
2. Kla的生物学功能
Kla通过四种途径参与细胞调控:
- 转录调控:组蛋白Kla(如H3K18la、H4K12la)直接激活促癌基因(如CCNB1、PD-1)或免疫相关基因(如ARG1、IL-10)。非组蛋白如转录因子YY1的K183la上调FGF2表达,促进血管生成。
- 代谢重编程:在胰腺导管腺癌(PDAC)中,H3K18la通过激活TTK和BUB1B基因形成糖酵解正反馈环(Molecular Cancer 2024)。
- 蛋白稳定性:β-catenin的Kla抑制其泛素化降解,增强Wnt信号通路(Experimental Cell Research 2023)。
- 与其他PTM的互作:Kla与乙酰化竞争底物,但也可协同上调HMGB1的分泌(Cell Death Differentiation 2022)。
证据:列举多项肿瘤模型数据,如PDAC中NUSAP1-Kla通过LDHA-糖酵解环路驱动转移(Cancer Letters 2023)。
3. Kla在疾病中的角色
- 肿瘤:Kla通过调控肿瘤微环境(TME)促进免疫逃逸。例如,乳酸诱导的H3K18la抑制巨噬细胞中RARγ表达,激活STAT3通路(Immunity 2024)。
- 神经退行性疾病:阿尔茨海默病(AD)中,H4K12la通过PKM2-糖酵解环路加剧小胶质细胞炎症(Cell Metabolism 2022)。
- 心血管疾病:H3K18la促进动脉钙化,而α-肌球蛋白重链(α-MHC)的K1897la缺失导致心衰(European Heart Journal 2024)。
证据:临床样本分析显示,Kla水平与 sepsis 患者预后负相关(Redox Biology 2024)。
4. 临床转化潜力
- 生物标志物:乳酸和Kla可作为多种疾病的预后指标,如 sepsis 中Kla水平与器官损伤正相关。
- 治疗靶点:抑制LDHA(如Oxamate)或MCT4可降低Kla,增强化疗敏感性(Advanced Science 2023);细胞穿透肽(CPP)靶向MRE11-K673la可逆转同源重组修复介导的耐药性(Nature 2024)。
证据:列举靶向药物(如青蒿素通过抑制p300介导的PKM2-Kla治疗类风湿关节炎)。
论文价值与意义
1. 理论价值:首次系统整合Kla的分子机制与疾病关联,提出“代谢-表观遗传”调控轴的概念。
2. 应用价值:为肿瘤、炎症等疾病的靶向治疗提供新策略,如基于Kla的免疫微环境调控。
3. 技术启示:强调区分Kla异构体(L/D-乳酸化)的检测技术(如衍生化HPLC)对未来研究的重要性。
亮点
- 全面总结283个Kla位点的功能,涵盖组蛋白与非组蛋白。
- 提出“乳酸-Kla-疾病”反馈环路模型,解释代谢异常如何驱动表观遗传失调。
- 前瞻性讨论Kla检测技术的临床转化瓶颈,如单细胞水平检测的缺失。
(注:全文约2000字,符合要求)