《Cancer Letters》：K49 acetylation of ACSL4 antagonizes its ubiquitination degradation and promotes tumorigenesis in hepatocellular carcinoma
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陈俊如|丁波|徐天天|丁超峰|刘建华|黄善和|华晨光|马军|蒋一帆|谢海阳|吴健|郑树森浙江大学医学院附属第一医院外科肝胆胰外科，中国杭州310003摘要赖氨酸乙酰化通过多种途径影响肝细胞癌（HCC）的恶性程度。我们实验室及其他团队的研究表明，长链酰基辅酶A合成酶4（ACSL4）
陈俊如|丁波|徐天天|丁超峰|刘建华|黄善和|华晨光|马军|蒋一帆|谢海阳|吴健|郑树森
浙江大学医学院附属第一医院外科肝胆胰外科，中国杭州310003
摘要
赖氨酸乙酰化通过多种途径影响肝细胞癌（HCC）的恶性程度。我们实验室及其他团队的研究表明，长链酰基辅酶A合成酶4（ACSL4）是HCC中一种关键的致癌蛋白。然而，ACSL4乙酰化的翻译后调控机制尚不清楚。在这里，我们报道了一种新的ACSL4调控机制，即乙酰转移酶MOF在赖氨酸49位点（K49）对ACSL4进行乙酰化。ACSL4的乙酰化阻碍了其通过泛素-蛋白酶体途径的降解。通过质谱分析及后续验证，我们证实TRIM21是一种E3泛素连接酶，负责ACSL4的蛋白酶体降解。进一步的机制研究表明，MOF介导的ACSL4-K49乙酰化会抑制TRIM21介导的ACSL4降解。功能实验表明，乙酰化的ACSL4在体外和体内均促进脂质积累和HCC进展。临床研究发现，HCC样本中ACSL4-K49乙酰化水平升高，且这种乙酰化与患者预后不良相关。这些发现揭示了ACSL4的一种新的调控机制，突显了其在调节HCC进展中的关键作用。
引言
肝细胞癌（HCC）是全球最常见的原发性肝癌类型，5年生存率低于20%，是癌症相关死亡的第三大原因[1]，[2]。代谢异常驱动了HCC的发病和进展[3]。代谢酶调控的变化可能是癌细胞代谢过程中适应性变化的基础[4]。因此，全面了解肝癌发生过程中表达改变的代谢基因对于充分理解HCC的发病机制并开发新的治疗策略至关重要。
研究表明，翻译后修饰（PTMs）如磷酸化、乙酰化和甲基化在肿瘤环境中对各种代谢酶的结构和功能调控至关重要[5]，[6]。蛋白质乙酰化是一种重要的代谢调控机制，能够靶向广泛的代谢酶[7]，[8]。近年来，随着精准医学的发展，肝癌中异常的乙酰化水平得到了关注，其预后意义也与临床病理因素相关[9]，[10]，[11]。
长链酰基辅酶A合成酶4（ACSL4）是一种脂质代谢酶，通过催化PUFA-CoA的生成参与细胞磷脂的重塑[12]。在多种癌症类型中观察到ACSL4的失调[13]，[14]，[15]，[16]，[17]，[18]。我们之前的研究发现，ACSL4通过增强c-Myc/SREBP1通路来促进HCC中的脂质代谢重塑和恶性表型[19]，[20]。一些参与ACSL4调控的PTMs与多种疾病有关。例如，PCK2在鼻咽癌细胞中通过T679位点磷酸化ACSL4，增强其催化功能、磷脂重塑和铁死亡敏感性[21]。此外，PKCβII在T328位点磷酸化ACSL4，通过促进ACSL4二聚化增强其催化活性，最终加剧脂质过氧化并诱导铁死亡[22]。最近的研究表明，糖酵解产生的乳酸可促进ACSL4-K412位点的乙酰化，激活铁死亡并导致椎间盘退化[23]。这些研究为ACSL4酶活性的调控及其对多种疾病的影响提供了重要见解。另一项研究表明，ACSL4-R339位点的甲基化对其蛋白质稳定性及其与RNF25的相互作用至关重要，阐明了CARM1在结直肠癌中抑制铁死亡的机制[24]。然而，ACSL4及其在HCC中的乙酰化调控机制仍不明确。我们推测ACSL4的赖氨酸乙酰化可能在HCC中起重要作用，如果确实如此，这一调控途径可能带来创新的治疗策略。
在本研究中，我们首次证明ACSL4在K49位点被乙酰转移酶MOF乙酰化，导致ACSL4的泛素化减少和随后的蛋白质稳定。乙酰化ACSL4与E3连接酶TRIM21的相互作用受损，可能是这种乙酰化依赖性ACSL4稳定的分子机制。进一步研究发现，ACSL4-K49乙酰化促进HCC细胞中的脂质生成和恶性进展，并使其对RSL3诱导的铁死亡敏感。HCC患者中ACSL4在K49位点的过度乙酰化较为常见，这表明ACSL4乙酰化对HCC细胞存活具有关键作用，并为靶向乙酰化ACSL4作为潜在治疗干预提供了依据。
章节摘录
临床HCC组织
为了检测AcK49-ACSL4和ACSL4蛋白水平，我们从浙江大学附属第一医院接受HCC切除手术的患者中随机获取了12对快速冷冻的HCC组织及其相邻的非肿瘤组织。这些组织样本来自首次被诊断为HCC且术前未接受任何治疗的患者。使用这些组织样本已获得授权
MOF在体外和体内均能乙酰化ACSL4
最近的研究表明，ACSL4具有多种PTMs，包括磷酸化、甲基化和乙酰化[21]，[22]，[23]，[24]。为了验证HCC细胞中ACSL4的乙酰化情况，我们使用抗乙酰化赖氨酸抗体对多种肝癌细胞系进行了共免疫沉淀（co-IP）实验。如图1A和补充图S1所示，内源性ACSL4发生了乙酰化。同时也在转染了Flag-ACSL4表达的人HEK293T细胞中进行了co-IP实验
讨论
在本研究中，我们确定了ACSL4的精确乙酰化位点，并证明了蛋白质乙酰化与泛素化之间的相互作用调控了ACSL4的稳定性。具体而言，MOF介导的ACSL4在K49位点的乙酰化阻止了TRIM21与ACSL4的结合，从而防止了其通过泛素化途径的蛋白酶体降解。这种ACSL4上乙酰化和泛素化的相互上游调控以“阴阳”方式进一步影响脂质代谢
CRediT作者贡献声明
华晨光：方法学研究。马军：方法学研究。蒋一帆：方法学研究。谢海阳：指导、概念构思。吴健：写作——审稿与编辑、数据管理、概念构思。郑树森：写作——审稿与编辑、指导、资金获取。陈俊如：写作——初稿撰写、方法学研究、实验设计、资金获取、概念构思。丁波：写作——审稿与编辑、实验设计、数据分析。徐天天：软件应用、资金获取。丁超峰：
数据可用性
利益冲突
生成式AI
作者声明没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：82203240、82302320、81902410）、浙江省自然科学基金（项目编号：LY24H160006、LY21H160019）、浙江省自然科学基金的华东医学联合基金（项目编号：LHDMY22H160007）以及济南微生态生物医学实验室研究项目（项目编号：JNL-2025007B）的支持。
