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为探究 KAT7 的翻译后修饰对结直肠癌（CRC）的影响，研究发现其巴豆酰化与乙酰化竞争影响中心粒形成和 CRC 发生，意义重大。
在生命的微观世界里，细胞的正常运作依赖于一系列精密的调控机制，而这些机制一旦出现偏差，疾病便可能乘虚而入，其中结直肠癌（Colorectal Cancer，CRC）就是一种严重威胁人类健康的疾病。目前，全球范围内 CRC 的发病率和死亡率呈上升趋势，它作为一种代谢活跃的肿瘤，有着复杂的遗传和表观遗传改变。尽管科学家们在癌症研究领域不断探索，但对于 CRC 发生发展过程中一些关键分子机制的了解仍十分有限。
赖氨酸乙酰转移酶 KAT7（也称为 HBO1 或 MYST2），在多种生物过程中扮演着重要角色，它参与肿瘤细胞的增殖、细胞周期分布等过程，其异常表达还与多种癌症的临床特征、诊断、治疗及预后相关。然而，KAT7 在 CRC 进展中的直接作用尚不明确，其翻译后修饰（Post-Translational Modifications，PTMs）在 CRC 发生发展中的潜在影响也有待揭示。同时，中心粒复制对于细胞的正常分裂至关重要，精确的原中心粒形成是中心粒复制的关键起始步骤，但目前对于原中心粒形成的整体转录调控机制仍知之甚少。在这样的背景下，为了深入了解 CRC 发生发展的机制，寻找潜在的治疗靶点，北京大学医学部基础医学院等机构的研究人员开展了一项关于 KAT7 翻译后修饰对中心粒复制及 CRC 进展影响的研究。该研究成果发表在《Nature Communications》上，为 CRC 的研究和治疗提供了新的思路和方向。
研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。在样本方面，收集了 153 例 CRC 患者的结肠肿瘤组织和匹配的相邻非癌性结肠组织，以及 74 对用于 KAT7 转录后修饰研究的样本。在实验技术上，通过免疫沉淀（Immunoprecipitation）检测 KAT7 的巴豆酰化和乙酰化水平；利用质谱（Mass Spectrometry，MS）鉴定 KAT7 的修饰位点；采用 RNA 测序（RNA Sequencing）分析 KAT7 敲低细胞的基因表达变化；借助染色质免疫沉淀定量 PCR（Chromatin Immunoprecipitation Quantitative PCR，ChIP-qPCR）探究相关基因启动子区域的组蛋白修饰情况；运用细胞增殖和集落形成实验检测细胞的增殖能力；构建细胞系来源的异种移植模型研究肿瘤的生长情况。
下面来看具体的研究结果：
- KAT7 巴豆酰化和乙酰化与 CRC 患者预后相关：研究人员基于 The Cancer Genome Atlas（TCGA）数据库分析发现，KAT7 在不同肿瘤组织和相邻正常组织中的表达存在显著差异，且对不同癌症患者的总生存期影响各异。在 CRC 患者中，虽然 KAT7 表达在肿瘤组织和正常组织间无显著差异，与患者预后也无明显关联，但进一步对 74 对样本分析发现，KAT7 巴豆酰化水平增加与患者较长生存期相关，而乙酰化水平较高则与预后不良相关。
- CRC 细胞中 KAT7 巴豆酰化和乙酰化在 DNA 损伤刺激后存在动态变化：研究发现，DNA 损伤药物（如依托泊苷）可有效增加不同 CRC 细胞中 KAT7 的巴豆酰化水平，且这种增加呈剂量和时间依赖性，同时 KAT7 的乙酰化水平会下降。使用 NaCr 刺激也能观察到类似的动态变化，这表明在 CRC 细胞中，KAT7 的巴豆酰化和乙酰化在应对 DNA 损伤应激时存在动态平衡。
- DNA 损伤刺激诱导的 KAT7 在 K432 残基处巴豆酰化对乙酰化的竞争拮抗作用减弱其 HAT 活性：通过质谱鉴定出 KAT7 的多个乙酰化位点，其中 K432 可能是 DNA 损伤刺激下 KAT7 巴豆酰化与乙酰化的潜在竞争位点。实验表明，该位点的竞争拮抗作用会减弱 KAT7 的组蛋白乙酰转移酶（Histone Acetyltransferase，HAT）活性，影响其对底物 H3K14 和 H4K5/8/12 的乙酰化水平。
- hMOF 是 DNA 损伤刺激下 KAT7 的主要巴豆酰基转移酶：研究人员通过一系列实验，包括转染不同的组蛋白巴豆酰基转移酶（Histone Crotonyltransferase，HCT）质粒、RNA 干扰实验、体外巴豆酰化实验、免疫共沉淀（Co-Immunoprecipitation，Co-IP）和 GST 下拉实验（GST Pull-Down Assay）等，证实了 hMOF 是负责 KAT7 巴豆酰化的主要酶，且 hMOF 可在 K432 残基处对 KAT7 进行巴豆酰化，进而减弱 KAT7 的 HAT 活性。
- HDAC2 是 DNA 损伤刺激下 KAT7 的主要去乙酰化酶：通过使用不同的组蛋白去乙酰化酶（Histone Deacetylase，HDAC）抑制剂处理细胞、质谱分析、免疫沉淀、体外去乙酰化实验、免疫共沉淀和 GST 下拉实验，确定了 HDAC2 是 KAT7 的主要去乙酰化酶，它能与 KAT7 相互作用并使其去乙酰化。
- KAT7 HAT 活性降低抑制与原中心粒形成相关基因的表达：RNA 测序分析显示，KAT7 敲低细胞中有许多基因表达发生变化，其中部分基因与中心粒相关生物过程有关。进一步研究发现，KAT7 可能直接调节中心体相关基因的表达，KAT7 HAT 活性降低会导致原中心粒形成相关蛋白（如 CEP192、CEP152、PLK4、STIL 和 SAS6）的编码基因表达下降。
- KAT7 HAT 活性降低通过损害原中心粒形成相关基因启动子区域 H3K14ac 的富集抑制中心粒复制：免疫荧光实验表明，抑制 KAT7 HAT 活性可有效抑制 CRC 细胞中的中心粒复制。ChIP-qPCR 实验显示，KAT7 HAT 活性降低会减少原中心粒形成相关基因启动子区域 H3K14ac 的富集，从而影响基因转录，抑制原中心粒形成。
- KAT7 HAT 活性降低抑制肿瘤细胞增殖和结直肠癌发生：细胞增殖实验和集落形成实验表明，KAT7 敲低或其 HAT 活性降低（如 K432R 突变）可有效抑制 CRC 细胞的增殖和集落形成能力。使用 KAT7 HAT 活性抑制剂 WM3835 处理细胞也得到类似结果。在异种移植模型中，KAT7-K432R 显著抑制了肿瘤的生长。
在讨论部分，研究人员总结了 KAT7 巴豆酰化和乙酰化的竞争拮抗作用在 CRC 发生发展中的重要机制。这种竞争拮抗作用通过影响 KAT7 的 HAT 活性，减少原中心粒形成相关基因启动子区域 H3K14ac 的富集，抑制原中心粒形成和中心粒复制，进而抑制肿瘤细胞增殖和 CRC 发生。此外，研究还发现 hMOF 和 HDAC2 在 KAT7 巴豆酰化和乙酰化的动态平衡中发挥关键作用。然而，研究也存在一些局限性，例如 hMOF 在依托泊苷处理后失去 HAT 活性仍能发挥 HCT 活性的机制尚未完全阐明，且由于缺乏针对 K432 位点的特异性抗体，难以直接将 KAT7 K432 巴豆酰化或乙酰化与临床样本建立联系。但总体而言，该研究揭示了 KAT7 在中心粒复制和 CRC 发生发展中的新作用，为 CRC 的治疗提供了潜在的新靶点，对深入理解 CRC 的发病机制和开发新的治疗策略具有重要意义。
