《JHEP Reports》：H4K5 Lactylation - ENO2 Loop Drives Glycolysis and HCC Progression
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本研究聚焦肝细胞癌(HCC)这一临床难题，探讨了组蛋白乳酸化修饰在肿瘤代谢重编程中的关键作用。研究人员发现组蛋白H4第5位赖氨酸的乳酸化(H4K5la)是HCC患者的独立预后标志物，并揭示其通过激活糖酵解酶基因ENO2的表达，形成“H4K5la-ENO2”正反馈环路，从而加速肿瘤代谢和恶性进展。这项研究不仅揭示了HCC表观遗传调控的新机制，也为针对高乳酸化表型患者的靶向治疗提供了新的策略。
肝细胞癌（Hepatocellular Carcinoma， HCC）是全球癌症相关死亡的第四大原因，其侵袭性强且预后不佳，亟需创新的治疗策略。癌症代谢重编程，特别是在有氧条件下依然活跃的糖酵解（即瓦博格效应），是癌症细胞生存和增殖的关键。这一代谢转变导致乳酸大量产生，而乳酸不仅是代谢废物，近年研究发现它还是一种重要的信号分子，能够修饰组蛋白，影响基因表达。这种被称为“组蛋白乳酸化”的修饰，将肿瘤细胞的代谢状态与表观遗传调控直接联系起来。尽管组蛋白H3的乳酸化在多种癌症中的作用已被广泛研究，但组蛋白H4乳酸化在HCC中的临床意义和调控机制仍不明确。为此，日本东京科学研究所等机构的研究团队在《JHEP Reports》上发表了一项研究，深入探讨了H4K5la在HCC中的角色及其驱动肿瘤进展的分子环路。
研究人员综合运用了多种技术方法，包括：在104例HCC患者组织样本中进行组蛋白乳酸化标志物（H4K5la、H3K18la、panKla）和ENO2的免疫组化染色及预后分析；使用乳酸处理三种HCC细胞系，通过RNA测序、染色质免疫共沉淀测序/定量PCR筛选并验证H4K5la调控的下游靶基因；利用基因敲低、过表达和ENO2抑制剂处理，在体外细胞和体内小鼠移植瘤模型中验证靶基因的功能及对糖酵解代谢和H4K5la水平的影响；并通过TCGA数据库分析及siRNA筛选，探究了催化H4K5la的“书写酶”。
研究结果
1. H4K5la水平升高与HCC患者不良预后相关
通过对HCC组织样本的免疫组化分析发现，与癌旁组织相比，HCC组织中H4K5la和H3K18la的表达水平显著升高，其中H4K5la的升高更具肿瘤特异性。高水平的H4K5la与更大的肿瘤尺寸、更差的分化程度以及患者更短的总生存期和无病生存期显著相关。多因素分析表明，H4K5la是HCC患者总生存期的独立预后因素。
2. 环境改变影响H4K5la水平，并鉴定其下游靶基因
在HCC细胞系中，剥夺葡萄糖或使用糖酵解抑制剂会降低H4K5la水平，而补充乳酸则会使其升高，证实了H4K5la与糖酵解代谢的紧密联系。通过RNA测序和染色质免疫共沉淀分析，研究人员在乳酸处理后上调的基因中，鉴定出四个基因（LMTK3, ENO2, ALDOC, KANK3）的启动子区域特异性富集了H4K5la，而H3K18la和H4K5ac的富集不明显，表明它们是H4K5la特异调控的靶基因。
3. EP300是HCC中H4K5la的“书写酶”
通过对可能催化H4K5位点修饰的组蛋白乙酰转移酶进行筛选，发现敲低EP300基因能显著降低细胞整体的H4K5la水平，并减少其在上述四个靶基因启动子区的富集及这些基因的表达，从而确定EP300是HCC中H4K5la的关键催化酶。
4. H4K5la与ENO2构成驱动糖酵解的正反馈环路
在四个靶基因中，敲低糖酵解关键酶基因ENO2不仅能抑制HCC细胞的增殖、迁移和侵袭能力，还会导致细胞内H4K5la水平的降低。相反，过表达ENO2则会提升H4K5la水平。进一步代谢物检测显示，ENO2的敲低或过表达能相应地下调或上调细胞内磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和乳酸的浓度以及乳酸脱氢酶活性。这表明，H4K5la上调ENO2表达，而ENO2催化的糖酵解反应又产生更多乳酸，从而进一步升高H4K5la水平，形成了一个自我放大的“H4K5la-ENO2”正反馈环路。体内实验证实，ENO2敲低可抑制肿瘤生长并降低瘤内H4K5la水平，而过表达则促进生长；使用ENO2抑制剂POMHEX能有效抑制过表达ENO2的肿瘤生长。
5. ENO2表达与H4K5la水平相关且预示不良预后
临床样本分析显示，HCC组织中ENO2高表达与更大的肿瘤、更差的分化和更短的生存期显著相关。更重要的是，ENO2的高表达与H4K5la水平呈强正相关，进一步支持了二者在临床样本中的关联性。
结论与意义
本研究首次系统阐明了组蛋白H4K5乳酸化在肝细胞癌中的重要作用。研究结论表明，H4K5la不仅是HCC患者一个独立的预后生物标志物，更通过激活糖酵解酶基因ENO2，与糖酵解代谢形成了一个强大的正反馈环路，从而驱动HCC的恶性进展。这一发现将肿瘤的表观遗传异常与代谢重编程紧密联系起来，揭示了癌症进展的新机制。
其重要意义在于：首先，H4K5la和ENO2可作为潜在的预后指标，帮助对HCC患者进行更精准的风险分层。其次，研究明确了EP300是催化H4K5la的关键酶，而ENO2是环路中的关键效应分子，这为开发新的治疗策略提供了明确的靶点。针对EP300的组蛋白乙酰转移酶抑制剂或针对ENO2的抑制剂（如POMHEX），可能成为治疗具有高乳酸化表型HCC的潜在方法。尽管这些抑制剂在临床转化中仍面临特异性、递送策略等挑战，但本研究为克服HCC治疗困境开辟了靶向“代谢-表观遗传”轴的新思路。
