乳酸化修飾研究摘要匯總

         乳酸化是由乳酸調(diào)控的，近年來(lái)被證實(shí)是表觀遺傳景觀的一個(gè)新的貢獻(xiàn)，不僅為深入探索乳酸代謝開(kāi)辟了一個(gè)新時(shí)代，而且為進(jìn)一步的功能和機(jī)制研究提供了關(guān)鍵的突破點(diǎn)。接下來(lái)，我們介紹乳酸化修飾的相關(guān)文獻(xiàn)的摘要。

1. 在人膀胱癌中，CircXRN2通過(guò)激活Hippo通路抑制由組蛋白乳酸化驅(qū)動(dòng)的腫瘤進(jìn)展

         膀胱癌(BCa)是世界上第四大最常見(jiàn)的預(yù)后不良的惡性腫瘤。需要進(jìn)一步的探索和研究來(lái)揭示環(huán)狀RNA的潛在作用和分子機(jī)制。在目前的研究中，我們的研究結(jié)果表明，circXRN2通過(guò)激活人類膀胱癌中的Hippo通路，抑制由組蛋白乳酸化驅(qū)動(dòng)的腫瘤進(jìn)展。RNA免疫沉淀(RIP)和circRNA測(cè)序確認(rèn)circXRN2為研究對(duì)象。circXRN2的過(guò)表達(dá)和TAZ/YAP的敲低進(jìn)一步驗(yàn)證了其在T24和TCCSUP細(xì)胞中的生物學(xué)功能。利用RIP、免疫沉淀和免疫共沉淀來(lái)闡明circXRN2與LATS1之間的相互作用。采用海馬代謝分析儀測(cè)定糖酵解速率。通過(guò)靶下切割和標(biāo)記(CUT&Tag)和染色質(zhì)免疫沉淀(ChIP)來(lái)確定H3K18乳酸化對(duì)LCN2轉(zhuǎn)錄活性的調(diào)節(jié)作用。CircXRN2在膀胱癌組織和細(xì)胞系中異常下調(diào)。CircXRN2在體內(nèi)和體外均能抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和遷移。此外，circXRN2作為糖酵解和乳酸生成的負(fù)調(diào)節(jié)因子。從機(jī)制上講，circXRN2通過(guò)與SPOP降解子結(jié)合，阻止LATS1進(jìn)行SPOP介導(dǎo)的降解，進(jìn)而激活Hippo信號(hào)通路，發(fā)揮多種生物學(xué)功能。circXRN2-Hippo通路調(diào)節(jié)軸通過(guò)抑制H3K18乳酸化和LCN2在人膀胱癌中的表達(dá)進(jìn)一步調(diào)節(jié)腫瘤進(jìn)展。在人膀胱癌中，CircXRN2通過(guò)激活Hippo信號(hào)通路抑制由H3K18乳酸化驅(qū)動(dòng)的腫瘤進(jìn)展。我們的研究結(jié)果為人類膀胱癌的臨床干預(yù)提供了新的治療靶點(diǎn)和有希望的策略。

2. 內(nèi)皮細(xì)胞來(lái)源的乳酸觸發(fā)骨間充質(zhì)干細(xì)胞組蛋白乳酸化以減輕骨質(zhì)疏松癥

         血管在成骨和骨質(zhì)疏松中起作用；然而，血管代謝在這些過(guò)程中的作用尚不清楚。本研究發(fā)現(xiàn)，去卵巢小鼠表現(xiàn)出骨血管密度降低和內(nèi)皮糖酵解調(diào)節(jié)因子丙酮酸激酶M2 (PKM2)表達(dá)降低。內(nèi)皮細(xì)胞(EC)特異性缺失Pkm2損害小鼠成骨并加重骨質(zhì)疏松癥。這歸因于骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSCs)分化成成骨細(xì)胞的能力受損。機(jī)制上，EC特異性的Pkm2缺失降低了EC分泌的血清乳酸水平，從而影響BMSCs中的組蛋白乳酸化。通過(guò)聯(lián)合CUT&Tag和RNA測(cè)序分析，鑒定出COL1A2、COMP、TCF7L2是受組蛋白H3K18la乳酸化調(diào)控的成骨基因。ECs中PKM2過(guò)表達(dá)、乳酸添加和運(yùn)動(dòng)可恢復(fù)內(nèi)皮細(xì)胞PKM2缺陷小鼠的表型。此外，血清代謝組學(xué)表明骨質(zhì)疏松患者乳酸水平相對(duì)較低。此外，骨質(zhì)疏松癥患者BMSCs組蛋白乳酸化和相關(guān)成骨基因下調(diào)。綜上所述，內(nèi)皮細(xì)胞中的糖酵解通過(guò)組蛋白乳酸化促進(jìn)BMSCs向成骨細(xì)胞的分化，運(yùn)動(dòng)通過(guò)提高血清乳酸水平部分改善骨質(zhì)疏松癥。

3. 組蛋白乳酸化促進(jìn)的ALKBH3通過(guò)SP100A的m1A去甲基化促進(jìn)腫瘤進(jìn)展并減少早幼粒細(xì)胞白血病蛋白核凝聚物

         盡管m1A RNA修飾是RNA代謝的重要調(diào)節(jié)因子，但m1A修飾在癌變中的作用仍然是謎。本研究發(fā)現(xiàn)，組蛋白乳酸化通過(guò)去除SP100A的m1A甲基化，增強(qiáng)ALKBH3的表達(dá)，同時(shí)減弱腫瘤抑制性早幼粒細(xì)胞白血病蛋白(PML)凝聚物的形成，促進(jìn)癌癥的惡性轉(zhuǎn)化。首先，由于組蛋白乳酸化水平過(guò)高，ALKBH3在高危眼黑色素瘤中特異性上調(diào)，即m1A低甲基化狀態(tài)。此外，多組學(xué)分析隨后確定了PML小體的核心成分SP100A作為ALKBH3的下游候選靶點(diǎn)。在治療上，ALKBH3的沉默在體外和體內(nèi)對(duì)黑色素瘤都顯示出有效的治療效果，這可以通過(guò)耗盡SP100A來(lái)逆轉(zhuǎn)。在機(jī)制上，我們發(fā)現(xiàn)YTHDF1負(fù)責(zé)識(shí)別m1A甲基化的SP100A轉(zhuǎn)錄物，這增加了其RNA穩(wěn)定性和翻譯效率。最后，我們初步證明了m1A修飾是腫瘤抑制基因表達(dá)所必需的，擴(kuò)大了目前對(duì)腫瘤進(jìn)展過(guò)程中m1A動(dòng)態(tài)功能的理解。此外，我們的研究結(jié)果表明，乳酸化驅(qū)動(dòng)的ALKBH3對(duì)于PML核凝聚物的形成是必不可少的，它連接了我們對(duì)m1A修飾、代謝重編程和相分離事件的了解。

4. 胃癌中METTL16的乳酸化通過(guò)m6A修飾FDX1 mRNA促進(jìn)銅死亡

         銅死亡是由于銅濃度過(guò)高而引起的，一種潛在的癌癥治療方法。然而，腫瘤中銅死亡的發(fā)生、傳播和最終發(fā)生的機(jī)制尚不清楚。在這里，我們發(fā)現(xiàn)銅含量在胃癌(GC)中顯著升高，尤其是在惡性腫瘤中。篩選發(fā)現(xiàn)，METTL16是一種非典型甲基轉(zhuǎn)移酶，通過(guò)m6A修飾FDX1 mRNA，是銅死亡的關(guān)鍵介質(zhì)。此外，銅脅迫促進(jìn)了K229位點(diǎn)的METTL16乳酸化，隨后發(fā)生銅死亡。SIRT2抑制METTL16的乳酸化過(guò)程。升高METTL16乳酸化可顯著提高銅離子載體-埃斯氯莫爾的治療效果。在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，埃來(lái)氯莫爾聯(lián)合SIRT2特異性抑制劑AGK2可誘導(dǎo)胃腫瘤銅死亡。這些結(jié)果揭示了METTL16的乳酸化在腫瘤銅死亡中的重要意義。鑒于GC中銅和乳酸濃度高，銅死亡誘導(dǎo)成為一種很有前途的治療策略。

5. 在急性髓性白血病中，STAT5通過(guò)促進(jìn)組蛋白乳酸化來(lái)促進(jìn)PD-L1的表達(dá)，從而驅(qū)動(dòng)免疫抑制

         由于基因組學(xué)和免疫學(xué)的快速發(fā)展，免疫治療是一種革命性的腫瘤治療策略，免疫檢查點(diǎn)抑制劑已經(jīng)成功地在許多腫瘤類型中取得了應(yīng)答，包括造血惡性腫瘤。然而，急性髓性白血病(AML)是一種異質(zhì)性疾病，基于PD-1/PD-L1阻斷的免疫治療在AML中的應(yīng)用仍缺乏系統(tǒng)的證明。因此，迫切需要識(shí)別驅(qū)動(dòng)腫瘤免疫抑制的分子，并根據(jù)免疫檢查點(diǎn)抑制劑的益處對(duì)患者進(jìn)行分層。在這里，我們報(bào)道了STAT5在AML隊(duì)列中高表達(dá)，并激活糖酵解基因的啟動(dòng)子來(lái)促進(jìn)AML細(xì)胞中的糖酵解。因此，乳酸積累的增加促進(jìn)了E3BP核易位，促進(jìn)了組蛋白乳酸化，最終誘導(dǎo)PD-L1轉(zhuǎn)錄。與STAT5組成性激活的AML細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)，免疫檢查點(diǎn)抑制劑可以阻斷微環(huán)境中PD-1/PD-L1與反應(yīng)性CD8+T細(xì)胞的相互作用。臨床發(fā)現(xiàn)，新診斷AML患者骨髓乳酸積累與STAT5、PD-L1表達(dá)呈正相關(guān)。因此，我們已經(jīng)闡明了STAT5-乳酸- PD-L1網(wǎng)絡(luò)在AML進(jìn)展中的作用，這表明STAT5誘導(dǎo)的糖酵解旺盛和乳酸積累的AML患者可能受益于基于PD-1/PD-L1的免疫治療。

6. α-肌球蛋白重鏈乳酸化維持肌體結(jié)構(gòu)和功能，緩解心力衰竭的發(fā)展

         α-肌球蛋白重鏈(α-MHC)與Titin的相互作用對(duì)心臟結(jié)構(gòu)和收縮至關(guān)重要。然而，在正常心臟和衰竭心臟中調(diào)節(jié)這種相互作用的機(jī)制尚不清楚。乳酸是心臟重要的能量基質(zhì)。在這里，我們發(fā)現(xiàn)α-MHC在賴氨酸1897上發(fā)生乳酸化，以調(diào)節(jié)α-MHC與Titin的相互作用。我們觀察到心力衰竭小鼠和患者α-MHC K1897乳酸化降低。在α-MHC K1897R敲入小鼠中，K1897乳酸化缺失會(huì)降低α-MHC-Titin相互作用，導(dǎo)致心臟結(jié)構(gòu)和功能受損。此外，我們發(fā)現(xiàn)p300和Sirtuin 1分別作為α-MHC的酰基轉(zhuǎn)移酶和去乙?；?。通過(guò)化學(xué)或基因操作減少乳酸生成，減少α-MHC的乳酸化，損害α-MHC-Titin的相互作用，加重心力衰竭。相反，通過(guò)給藥乳酸鈉或抑制心肌細(xì)胞中關(guān)鍵乳酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白上調(diào)乳酸濃度可促進(jìn)α-MHC K1897的乳酸化和α-MHC- Titin的相互作用，從而減輕心力衰竭。綜上所述，α-MHC的乳酸化是動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的，是心臟整體結(jié)構(gòu)和功能的重要決定因素。心肌細(xì)胞過(guò)多的乳酸外排和消耗可降低細(xì)胞內(nèi)乳酸水平，這是心肌損傷時(shí)α-MHC K1897乳酸化降低的主要原因。我們的研究表明，心臟代謝通過(guò)α-MHC的乳酸依賴性修飾直接調(diào)節(jié)肌體結(jié)構(gòu)和功能。