NAA40介导的H2A.X N端乙酰化：紫外线辐射响应的新型表观遗传修饰

研究人员发现NAA40（N-α-乙酰转移酶40）可特异性乙酰化组蛋白变体H2A.X的N端（Nt-acH2A.X），该修饰在UVB诱导的DNA损伤中动态响应。通过质谱分析和生化实验证实H2A.X是NAA40的新底物，揭示了NAA40通过调控Nt-acH2A.X影响细胞对UV辐射的敏感性，为DNA损伤应答机制提供了新视角。

　　

在真核生物中，蛋白质N端乙酰化（Nt-Ac）是最普遍的翻译后修饰之一，约80%的蛋白质受此调控。这一过程由N端乙酰转移酶（NATs）介导，其中NAA40因其高度特异性而备受关注——此前已知仅能乙酰化组蛋白H4和H2A的N端"SGRG"基序。然而，这种修饰的动态调控及其在疾病中的作用仍存在大量未知。尤其值得注意的是，组蛋白变体（如H2A.X）在DNA损伤应答中的核心地位与其修饰谱的关联尚未完全阐明。

塞浦路斯大学（University of Cyprus）生物科学系的Ariel Klavaris团队在《Epigenetics》发表的研究中，首次揭示了NAA40对组蛋白变体H2A.X的N端乙酰化作用及其在紫外线（UVB）辐射响应中的关键角色。研究人员通过生物信息学筛选发现H2A.X、H2A.J和染色质重塑因子SMARCD2具有保守的"SGRG"基序，随后聚焦H2A.X展开深入验证。

研究采用荧光酶活测定、质谱分析（MS）、免疫共沉淀（Co-IP）和克隆形成实验等关键技术。其中，基于重组蛋白的体外酶活实验证实NAA40对H2A.X肽段和全长蛋白的乙酰化能力；定量质谱（super-SILAC）首次在细胞内检测到Nt-acH2A.X的存在；UVB处理模型则揭示了该修饰的动态变化与细胞存活率的关联。

主要研究结果

1. 潜在底物筛选：通过UniProt数据库分析，发现H2A.X、H2A.J和SMARCD2具有与H4/H2A相同的"SGRG"基序。荧光酶活实验显示NAA40对三者均具有乙酰化活性，其中H2A.X的催化效率（k_cat/K_m）与H4相当。

2. H2A.X的验证：

   • 相互作用证据：肽段pull-down和Co-IP实验证明NAA40与H2A.X直接结合，且催化活性影响结合强度（Glu139突变体结合减弱）。

   • 体内修饰确认：质谱检测到HCT116细胞中特有的乙酰化肽段(N-ac)SGRGK(ac)TGGK，其水平在NAA40敲除后显著降低。

   • 癌症相关性：乳腺癌细胞（MDA-MB-231/SUM159）的Nt-acH2A.X水平显著高于正常上皮细胞（MCF10A/MCF12）。

3. UVB响应机制：

   • UVB辐射导致Nt-acH2A.X水平下降（与组蛋白乙酰化全局减少一致），但不影响NAA40表达。

   • NAA40敲除细胞对UVB的抗性增强（克隆形成率提高），且γH2A.X（DNA损伤标志）诱导减弱；而过表达NAA40则维持修饰水平与辐射敏感性。

结论与意义

该研究将H2A.X确立为NAA40的新底物，扩展了我们对N端乙酰化底物特异性的认知。Nt-acH2A.X对UVB的动态响应提示其可能通过两种机制参与DNA损伤应答：一是直接调节H2A.X的修复功能（如与γH2A.X的交叉调控），二是通过NAA40介导的细胞存活调控。值得注意的是，NAA40在多种癌症中高表达，而Nt-acH2A.X在肿瘤细胞的富集现象，为探索表观遗传疗法（如NAA40抑制剂）提供了新靶点。未来研究可进一步解析Nt-acH2A.X与其他组蛋白修饰（如H2A.XK5ac）的协同作用，以及SMARCD2等新底物的生物学功能。