猪卵巢颗粒细胞蛋白质乳酸化修饰全景图谱揭示能量代谢与铁死亡调控新机制

本研究针对哺乳动物颗粒细胞(GCs)中乳酸化修饰(Kla)的功能未知性，通过高精度质谱技术首次绘制了猪GCs全球乳酸化修饰图谱，鉴定到24,038个Kla位点及6,255个修饰蛋白，揭示了Kla在能量代谢通路和铁死亡调控中的关键作用。研究发现组蛋白修饰位点具有物种保守性，并证实P300/CREBBP/KAT7作为乳酸化转移酶(KLT)、SIRT2/HDAC6/HDAC10作为去乳酸化酶(KDLT)的调控网络，为女性生殖功能障碍治疗提供了新靶点。

　　

在哺乳动物生殖系统中，颗粒细胞(GCs)如同"能量工厂"般通过糖酵解为卵母细胞发育提供能量支持。这个过程中产生的乳酸不仅是代谢副产品，更通过一种新型翻译后修饰——赖氨酸乳酸化(Kla)参与基因表达调控。然而，这种在组蛋白上发现的"代谢记忆"标记如何在GCs中发挥作用？非组蛋白的乳酸化修饰又隐藏着哪些生殖调控密码？这些问题成为生殖医学领域亟待破解的谜题。

安徽农业大学的研究团队在《Journal of Ovarian Research》发表突破性研究，利用高分辨率质谱技术Orbitrap Astral绘制了迄今最完整的猪GCs乳酸化修饰图谱。研究发现GCs中存在惊人的24,038个Kla位点，涉及6,255种蛋白质，其中能量代谢相关酶类几乎全部被乳酸化修饰。更令人振奋的是，研究首次揭示了乳酸化修饰通过调控铁死亡影响GCs功能的全新机制，为多囊卵巢综合征等生殖障碍疾病提供了潜在治疗靶点。

关键技术方法包括：(1)建立永生化猪GCs模型；(2)基于高精度质谱的全球乳酸化修饰组分析；(3)分子对接预测KLTs/KDLTs与La-CoA结合能力；(4)小干扰RNA基因敲降验证调控酶功能；(5)激光共聚焦显微术检测铁死亡标志物。研究团队还创新性比较了猪、人、小鼠组蛋白Kla位点的进化保守性。

【Global profiling of protein lactylome in porcine GCs】

通过SDS-PAGE结合泛Kla抗体免疫印迹证实GCs存在广泛蛋白质乳酸化修饰。质谱分析显示修饰蛋白主要定位于细胞质(33.49%)、细胞核(31.83%)和线粒体(12.58%)，发现KxxxKV为最显著修饰 motif。

【Functional analysis of lactylated proteins】

KEGG富集显示Kla蛋白显著富集于糖酵解、TCA循环等能量代谢通路。值得注意的是，铁死亡和谷胱甘肽代谢通路也呈现显著富集，提示乳酸化可能通过调控氧化应激影响GCs存活。

【Lactylation of histones】

鉴定到68个组蛋白Kla位点，发现H4K79和H2BK34为猪特异性位点。比较基因组学显示H3K14/H3K27/H4K8等位点在哺乳动物中高度保守，表明组蛋白乳酸化可能是进化保守的表观遗传调控机制。

【Regulators of Kla in porcine GCs】

分子对接显示CREBBP/EP300/KAT7与La-CoA结合能分别为-7.1/-6.7/-6.4 kcal/mol。实验验证这三者作为KLTs可显著降低整体Kla水平。同时发现SIRT2/HDAC6/HDAC10(结合能<-9 kcal/mol)具有KDLT活性，构建了完整的乳酸化修饰调控网络。

【Kla proteins in ferroptosis】

2-DG处理导致Kla水平下降后，细胞内活性氧(ROS)和Fe²⁺水平显著升高，线粒体嵴结构破坏。添加乳酸前体NALA可逆转这些表型，证实乳酸化修饰对维持GCs铁稳态具有重要作用。

这项研究不仅绘制了GCs乳酸化修饰的分子图谱，更揭示了"乳酸化-能量代谢-铁死亡"调控轴在女性生殖中的核心地位。特别值得注意的是，糖酵解酶LDHA的11个Kla位点和铁死亡关键因子ACSL4的修饰，为解释多囊卵巢综合征等生殖疾病的代谢异常提供了新视角。研究发现猪特异性组蛋白Kla位点，提示不同物种可能存在独特的生殖调控机制。该成果为开发靶向乳酸化修饰的生殖障碍干预策略奠定了理论基础，未来或可通过调控特定KLTs/KDLTs活性来改善卵泡发育微环境。