综述:乳酸化修饰作为代谢表观遗传调控机制:从细胞到器官及疾病的通路解析

【字体: 时间:2025年06月13日 来源:Metabolism 10.9

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  这篇综述系统阐述了乳酸化修饰(Lactylation)在代谢-表观遗传(Metabolic-epigenetic)交叉调控中的双刃剑作用,重点解析其通过动态整合代谢底物供应与修饰酶(如p300/KAT8和HDAC1-3/SIRT1)活性,在肿瘤(如HCC)和非癌疾病(如神经退行性变)中调控代谢重编程(Metabolic reprogramming)、免疫逃逸、DNA修复(HRR)及细胞死亡(Ferroptosis/Cuproptosis)等关键病理进程的分子机制,为靶向治疗提供理论框架。

  

乳酸化修饰:代谢与表观遗传的跨界调控者

Abstract
近年来,乳酸化修饰作为一种新型翻译后修饰,在连接细胞代谢与表观遗传调控中展现出独特作用。这种修饰通过动态整合代谢底物供应和修饰酶活性,在癌症与非癌疾病中发挥双刃剑效应:一方面通过激活修复基因促进组织稳态,另一方面驱动恶性表型加剧病理进展。在肿瘤领域,乳酸化调控代谢重编程、免疫逃逸和治疗抵抗等关键进程,塑造肿瘤微环境异质性;在神经退行性疾病和心血管疾病中,其异常激活可导致线粒体功能障碍、纤维化和慢性炎症。

Regulatory machinery of Lactylation
乳酸化修饰的动态调控网络由“写入酶”(如p300、KAT8)和“擦除酶”(如HDAC1-3、SIRT1)协同作用实现功能特异性。代谢-表观遗传对话机制(如LDHA/HBO1驱动的肿瘤免疫逃逸、TIP60增强的DNA修复)构成病理调控核心。当前挑战包括修饰酶底物特异性识别机制不明确,以及组织微环境如何动态调节乳酸化水平。

Homologous Recombination Repair (HRR)
Warburg效应(肿瘤细胞有氧糖酵解)诱导的乳酸积累显著提升蛋白质整体乳酸化水平。MRE11的K673乳酸化位点位于第二个DNA结合域(DBD)。DNA损伤后,ATM激酶磷酸化CBP以增强其与MRE11结合,催化MRE11-K673la。该修饰强化DNA结合能力,促进DNA末端切除,从而提升同源重组修复效率。

Lactylation regulation in cell death networks
乳酸化修饰靶向代谢酶(如MDH2)、表观调控因子(如METTL3、NSUN2)和死亡信号蛋白(如NEDD4、Tufm),对铁死亡(Ferroptosis)、铜死亡(Cuproptosis)和焦亡(Pyroptosis)等程序性死亡通路进行双向调控。其作用方向(促死亡或抗死亡)取决于修饰靶点的功能背景和细胞类型特异性。

Hepatocellular carcinoma
肝细胞癌(HCC)作为原发性肝癌最常见亚型,其代谢重编程特征显著。乳酸化通过调控糖酵解酶活性和表观遗传修饰(如H3K18la),促进肿瘤增殖和转移。靶向乳酸化修饰酶(如p300)或可成为HCC治疗新策略。

Conclusions and future directions
乳酸化修饰通过整合代谢底物供应、蛋白修饰位点特异性和微环境信号,构建了“代谢-表观遗传-功能”三维调控网络。未来需突破修饰酶时空动态调控机制、跨器官代谢通讯等瓶颈,以推动其临床转化。

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