蛋白质乳酰化修饰的原理及其生物学意义

翻译后修饰（Post-translational modification, PTM）是调控蛋白质功能、定位及相互作用的核心机制。在磷酸化、乙酰化、泛素化等经典修饰之外，近年来科学家在不断揭示一类新兴的修饰形式——赖氨酸乳酰化修饰（lysine lactylation, Kla）。蛋白质乳酰化修饰首次在2019年被Zhang等人发现，源自细胞代谢过程中产生的乳酸（lactate），它不仅是糖酵解的终产物之一，也是一种重要的信号分子。赖氨酸乳酰化的发现，打破了乳酸“代谢废物”这一传统认知，为代谢—表观遗传互作网络提供了新的研究维度。

 

一、蛋白质乳酰化修饰的分子机制

1、什么是赖氨酸乳酰化（Kla）？

赖氨酸乳酰化是一种将乳酰基（–CO–CH(OH)–CH₃）共价连接到蛋白质赖氨酸残基ε-氨基上的修饰方式。该过程类似于乙酰化，但其供体分子为乳酰辅酶A（lactyl-CoA）或乳酸分解产物。

（1）乳酰化的发生机制：代谢与修饰的联通

当前研究表明，乳酰化的形成可能通过以下几种途径介导：

• 酶依赖途径：某些组蛋白乙酰转移酶（如p300）可催化乳酰CoA向赖氨酸转移乳酰基；

• 非酶依赖途径：高浓度乳酸条件下，乳酰化可能以化学自发方式修饰赖氨酸。

 

2、如何检测蛋白质乳酰化修饰？

赖氨酸乳酰化修饰较为新颖且丰度低，目前以高分辨质谱结合特异性抗乳酰化抗体富集的方法最为常用。百泰派克生物科技基于Orbitrap Exploris™ 480平台，联合高特异性Kla抗体富集技术，可实现乳酰化修饰位点的精准鉴定与定量，适用于组蛋白及全蛋白质组水平的研究需求。

 

二、蛋白质乳酰化修饰的生物学意义

1、表观遗传层面的调控

乳酰化修饰最早在组蛋白H3赖氨酸残基（如H3K18）上被发现，并与促转录活性相关。乳酰化可调节染色质构象，进而影响基因表达程序，尤其在促炎因子、高表达糖酵解酶等代谢关键基因上表现突出。

 

2、代谢信号的“记录仪”

乳酰化可视为细胞代谢状态的“表观遗传记录”——当糖酵解活性增强、乳酸积累时，乳酰化水平同步升高，从而反馈调节代谢相关基因。这一机制在巨噬细胞M1极化、肿瘤代谢重编程等生理病理过程尤为显著。

 

3、与疾病的潜在关联

（1）肿瘤微环境：高糖酵解导致乳酸积聚，乳酰化修饰活跃，促进某些癌基因表达；

（2）炎症反应：乳酰化调控促炎因子的表达，参与免疫细胞活化；

（3）神经退行性疾病：初步研究提示乳酰化在脑组织中的异常表达或与疾病相关联。

 

伴随质谱灵敏度和数据分析算法的提升，蛋白质乳酰化修饰研究迅速发展。研究者正从以下几个方向展开系统探索：乳酰化组图谱绘制：不同细胞类型、刺激条件下的Kla谱系；与其他修饰的交叉调控：Kla与乙酰化、磷酸化之间的“修饰网络”；功能验证：特定位点乳酰化对蛋白活性、细胞命运的影响。百泰派克生物科技拥有完善的翻译后修饰多组学解决方案，不仅可实现Kla修饰的全面组学解析，还支持蛋白质互作网络分析、通路富集与生信可视化等高阶研究。

 

赖氨酸乳酰化作为一项新兴的翻译后修饰，正在重塑我们对“代谢副产物”乳酸的认知。从炎症反应到癌症代谢，其在多个生物过程中的作用逐渐显现。面对这一全新研究方向，组学技术正成为推动其机制揭示的核心动力。百泰派克生物科技致力于整合高分辨质谱平台 + 高通量修饰富集 + 多组学数据解读能力，为广大科研工作者提供定制化的蛋白质乳酰化修饰研究服务。欢迎联系我们，共同探索翻译后修饰的未知边界。

 

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