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L-乳酸化的生物學功能及其在腫瘤等疾病中的作用

瀏覽次數:50 發布日期:2025-5-6  來源:本站 僅供參考,謝絕轉載,否則責任自負
乳酸化(Lactylation)是一種新型蛋白翻譯后修飾,主要發生在細胞代謝中乳酸的積累修飾組蛋白上的賴氨酸殘基,所以這種修飾也被稱為賴氨酸乳酸化(Kla)。乳酸化修飾通過改變組蛋白的空間構型,影響基因轉錄并調節相關基因的表達。乳酸化不僅在腫瘤發生、敗血癥和免疫疾病中發揮重要作用,還與細胞的代謝重編程密切相關。

乳酸化修飾異構體
在糖酵解過程中的代謝產物可能誘導出不同的異構體,不同的異構體在細胞中的分布情況以及與Warburg效應的關聯性也是當前熱門研究。三種異構體包括:

L-乳酰化賴氨酸(KL-la):這是一種由L-乳酸驅動的蛋白質翻譯后修飾(PTM),被認為是糖酵解和Warburg效應的主要應答者。L-乳酰化修飾廣泛存在于機體的各個組織器官中,并在多種生理和病理過程中扮演重要角色。

D-乳酰化賴氨酸(KD-la):這是L-乳酰化修飾的立體異構體,通過乙二醛酶途徑產生的S-D-乳酰谷胱甘肽(LGSH)與蛋白質發生的非酶催化反應形成。乙二醛酶途徑是一個高效的細胞解毒系統,由乙二醛酶1(GLO1)和乙二醛酶2(GLO2)兩種酶組成,GLO1將糖酵解副產品甲基乙二醛(MGO)與谷胱甘肽結合形成LGSH,而GLO2則將其水解,生成D-乳酸并再生谷胱甘肽。

羧乙基化賴氨酸(Kce):這種修飾是由甲基乙二醛(MGO)直接與賴氨酸殘基反應生成的。MGO是一種高反應性的糖酵解副產品,能與多種蛋白質殘基反應,包括半胱氨酸、精氨酸和賴氨酸。與賴氨酸反應形成的N-ε-(羧乙基)賴氨酸(Kce)已在細胞中發現,盡管其水平低于MGO衍生的精氨酸殘基修飾。

L-乳酰化的生物學功能
L-乳酰化是研究最早且最深入的乳酸化修飾類型,與糖酵解過程中產生的L-乳酸密切相關。L-乳酸是人體和真核生物中的主要乳酸形式,由乳酸脫氫酶(LDH-A)將丙酮酸還原為L-乳酸。L-乳酰化修飾在真核生物中糖酵解和Warburg效應中扮演著主要角色,廣泛存在于機體的各個組織器官,并在腫瘤、心血管疾病、腦部疾病、消化系統疾病等領域發揮重要作用。這種修飾通過改變蛋白質的空間構型和功能,影響基因表達,并在細胞代謝、信號傳遞和表觀遺傳調控中起到關鍵作用。

乳酸化相關的疾病
乳酸化是一個多功能的生物化學過程,參與了發育和疾病中的多種生理和病理過程,并且這些過程涉及不同的機制。

腫瘤
乳酸在腫瘤細胞和正常細胞中的代謝方式不同。正常細胞在氧氣充足時主要通過線粒體氧化磷酸化產生能量,而在缺氧條件下則通過糖酵解產生乳酸。相反,腫瘤細胞即使在有氧條件下也會通過糖酵解產生大量乳酸,這種現象被稱為Warburg效應。腫瘤細胞的這種代謝方式不僅提供了快速的能量供應,還塑造了一種代謝環境,允許快速的生物合成以支持腫瘤細胞的生長和增殖。此外,腫瘤細胞產生的乳酸可以通過單羧酸轉運蛋白轉運到腫瘤微環境中,影響腫瘤微環境的酸堿平衡,并可能被其他細胞作為能量來源。這種代謝差異使得乳酸在腫瘤發展中扮演了重要角色。

感染與炎癥
乳酸的積累可能調節巨噬細胞極化,導致不同的免疫細胞特異性作用,乳酸化在炎性巨噬細胞分化過程中調節基因表達。循環乳酸水平已被公認為膿毒癥嚴重程度和死亡率的生物標志物,在膿毒癥中,巨噬細胞在膿毒癥期間可以吸收細胞外乳酸,細胞內乳酸的增加會通過p300/CBP依賴性機制促進染色質結合HMGB1的乳酰化,并促進外泌體中HMGB1的釋放。外泌體中的HMGB1乳酸化導致內皮屏障功能障礙并增加血管通透性,也解釋了HMGB1的促炎特性。

自身免疫性疾病
巨噬細胞中乳酸的攝取增加會抑制過度的NLRP3炎性小體活化,并通過減少人和小鼠潰瘍性結腸炎中的caspase-1、炎性小體傳感器NLRP3和銜接蛋白凋亡相關斑點樣蛋白來抑制隨后的巨噬細胞凋亡。此外,乳酸誘導的乳酸化H3K18參與乳酸介導的巨噬細胞細胞凋亡和人小鼠潰瘍性結腸炎的改善。

乳酸化相關的疾病
乳酸化作為一種新興的表觀遺傳調控機制,在疾病模型和病理研究中展現了廣泛的影響力,通過調節蛋白功能和穩定性,參與關鍵的細胞過程。L-乳酰化修飾的研究有助于我們更深入地理解蛋白質功能和調控機制,特別是在腫瘤、敗血癥、自身免疫性疾病等病理狀態下,L-乳酸顯著增多,在疾病中的作用尤為重要。

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產品信息
發布者:杭州斯達特生物科技有限公司
聯系電話:13774214275
E-mail:zhouzz@starter-bio.com

標簽: 抗體 L-乳酸化
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