国自然热点-蛋白质翻译后修饰（乳酸化修饰）

共生梭菌乳酸化肿瘤细胞磷酸戊糖代谢酶而抵抗结直肠癌免疫检查点抑制剂治疗的机制

类型：重 点项目 批准年份：2023

SIRT3介导的ATP5A1乳酸化修饰调控血管重构和主动脉夹层的作用和机制研究

类型：面上项目 批准年份：2023

内皮细胞过度增殖介导组蛋白乳酸化修饰CASP8诱导细胞坏死性凋亡在扩张型心肌病中的机制研究

类型：地区科学基金 批准年份：2023

组蛋白H3K18乳酸化修饰调控肾小管上皮细胞糖酵解促进AKI-CKD的机制

类型：青年科学基金项目 批准年份：2023

3.蛋白质乳酸化修饰的发现

糖代谢是细胞能量代谢的主要途径，乳酸是糖酵解的产物，曾被认为是低氧条件下糖代谢的有害代谢废物。20世纪20年代，Warburg等观察到肿瘤细胞的有氧糖酵解，1972年将该现象命名为Warburg效应。该效应有利于肿瘤组织获得充足的能量，促进细胞增殖，减少氧化磷酸化产生的氧化应激。此后发现有氧糖酵解也存在于多种非肿瘤疾病中。

研究发现，乳酸可在有氧条件生成和利用，作为线粒体呼吸的能源和糖异生的底物并参与脂质代谢调节，还可作为一种信号分子在细胞信号转导中发挥作用。2019年，Zhang等首次在人和小鼠细胞中鉴定出乳酸化修饰位点，证实乳酸化修饰存在于核心组蛋白上，发挥着基因转录调控的作用。后续研究证实，细胞内广泛存在蛋白质乳酸化修饰，乳酸化修饰作为一种以乳酸为底物的新型表观遗传修饰，参与多种生命活动的调节，在炎性反应和癌症发生中发挥重要作用。

4.蛋白质乳酸化修饰的位点

乳酸化修饰包括组蛋白乳酸化修饰和非组蛋白乳酸化修饰。

（1）组蛋白是染色质的主要蛋白质组分，可以通过乙酰化、甲基化、磷酸化等多种方式被修饰。

（2）对于非组蛋白的乳酸化，通过液相色谱-串联质谱对真菌灰葡萄孢进行了一项全局赖氨酸乳酸组分析，鉴定出166种蛋白质中的273个赖氨酸残基存在乳酸化修饰，有43个核糖体结构蛋白被鉴定能发生乳酸化修饰，大多数发生乳酸化修饰的蛋白质广泛分布在细胞核（36%）、线粒体（27%）和细胞质（25%）中。

5.蛋白质乳酸化修饰过程与机制

葡萄糖经糖酵解产生L-乳酸和D-乳酸，L-乳酸合成乳酰基CoA，乳酰基经p300转移至赖氨酸乳酸化；D-乳酸产生途径中的乳酸谷胱甘肽经非酶性酰基转移至赖氨酸乳酸化，从而在不同疾病中产生多种生理病理活动。

GLUT：葡萄糖转运蛋白；TCA：三羧酸；ATP：三磷酸腺苷。

二、乳酸化检测

1.LC/MS 或 LC-MS/MS色谱和修饰蛋白组检测

用LC/MS或LC-MS/MS检测赖氨酸肽段是否有乳酸基团的特征峰，这是经典方法，也是最早用于鉴定Kla修饰的方法。不但能鉴定是否有Kla修饰，还能确定修饰的具体位点。

2.免疫斑点实验和WB

乳酸化修饰的抗体已经很成熟，有检测全部乳酸化修饰的（pan-Kla)，也有检测特异性位点乳酸化修饰的抗体，例如anti-H3K18la， anti-H3K27la，H4K12la等。根据实验的精细程度，可以选择免疫斑点实验（左图）和WB实验（右图）。

3.免疫荧光染色实验

在免疫斑点实验的基础上，也可以用免疫组化或免疫荧光检测样本中乳酸化修饰。

三、设计思路

1.肿瘤中的乳酸化修饰

组蛋白乳酸化修饰作为蛋白质赖氨酸位点的翻译后修饰，有直接调节蛋白质功能的作用，并将代谢与表观遗传学修饰紧密结合。组蛋白修饰的失调会改变基因转录激活和抑制的平衡，从而导致包括癌症在内的多种疾病的发生和发展。如，肾透明细胞癌、肝癌、前列腺癌、肺腺癌和胃癌等。

肿瘤来源的乳酸通过组蛋白 H3 赖氨酸 18 乳酰化 （H3K18la） 促进结直肠癌中自噬增强蛋白 RUBCNL 的表达，从而促进对贝伐珠单抗治疗的耐药性。

2.心脑血管疾病中的乳酸化修饰

糖酵解/乳酸/乳酸化修饰可调节动脉粥样硬化的发生和发展，如内皮细胞功能障碍、血管平滑肌细胞增殖和血管钙化等。