Cell子刊:乳腺癌的“自我驱动”引擎,清华大学李海涛等团队揭示乳酸化修饰如何通过AF9-KLF2正反馈环路为肿瘤持续供能

  • 2026-06-03 15:27:44
  • 来源:医药头条

组蛋白赖氨酸 L - 乳酸化(下称组蛋白 Kla)是糖酵解代谢诱导产生的一种染色质修饰,架起了代谢重编程与染色质调控之间的关联。

2026年5月26日,清华大学李海涛、中山大学唐忠辉、中国医学科学院王鑫共同通讯在Cell Reports(IF=8.1)在线发表题为AF9-KLF2 gene regulatory circuit links histone lactylation to metabolic reprogramming and breast cancer progression的研究论文。

本研究发现由AF9和KLF2构成的转录调控环路可推动管腔型乳腺癌进展。AF9是H3K9la的识别蛋白,可促进KLF2表达;而KLF2作为转录因子调控AF9,二者形成正反馈环路,放大乳酸化的生物学效应。

该环路激活TGF-β1、葡萄糖及乳酸转运体、糖酵解与丝氨酸合成必需代谢酶等多条肿瘤相关通路,进而诱发肿瘤。空间转录组与单细胞转录组数据显示,AF9阳性肿瘤细胞富集于乳酸化活跃区域,且可通过与M2型巨噬细胞相互作用实现免疫逃逸。

综上,AF9、H3K9la与KLF2协同整合代谢、染色质调控及信号通路,促进肿瘤进展。研究表明AF9是组蛋白乳酸化的关键识别蛋白,也是乳腺癌极具潜力的治疗靶点。

组蛋白翻译后修饰(PTMs)是调控基因表达与细胞功能的关键,可通过染色质修饰将代谢与表观遗传调控关联起来,在生理及疾病进程中发挥重要作用。L-乳酸是糖酵解的代谢产物,在瓦博格效应与缺氧状态下,肿瘤微环境(TME)中L-乳酸水平显著升高。

乳酸是肿瘤重要的碳源,可在TME的细胞间转运;组蛋白乳酸化是其联系表观遗传的重要形式,在肿瘤发生发展中起到关键作用。例如H3K18la能上调m6A修饰关键酶METTL3的表达,增强肿瘤浸润髓系细胞(TIMs)的免疫抑制能力,而该细胞与结肠癌患者不良预后密切相关。上述研究表明,组蛋白乳酸化参与介导TME内的细胞间通讯。

组蛋白乳酸化的调控机制十分复杂,既存在酶促途径(CBP/p300为催化酶、HDAC1-3为去修饰酶),也包含近年新发现的非酶促通路。目前,组蛋白乳酸化的下游效应仍未被完全阐明,鉴定并解析组蛋白乳酸化识别蛋白是当下研究热点。本研究结合生化、结构生物学及细胞实验,证实YEATS家族蛋白AF9是转录活化相关修饰标记H3K9la的识别蛋白,该结论也被其他团队借助光亲和探针实验验证。

H3K9la虽属于活化型染色质修饰,但其与AF9的结合亲和力低于组蛋白乙酰化。与之不同,组蛋白巴豆酰化可增强AF9的结合能力,并招募DOT1L、超级延伸复合物(SEC)等转录激活复合物,进而促进转录。

不过,二者结合力较弱的缺陷,可由乳酸通过转录因子KLF2介导的正反馈环路弥补:AF9结合KLF2启动子区的H3K9la并促进其表达,KLF2则反向结合AF9启动子激活其转录,由此形成自我强化的调控环路。该环路放大乳酸化依赖的基因表达效应,激活TGF-β信号通路、糖酵解及丝氨酸合成等促癌通路,最终推动管腔型乳腺癌的进展与转移。

图形摘要(图源自Cell Reports

对管腔型乳腺癌组织开展转录组及空间单细胞测序分析后发现,相较于癌旁正常组织,肿瘤组织内AF9、KLF2及乳酸化相关通路的表达水平显著上调。已知组蛋白乳酸化可调控巨噬细胞的抗炎、免疫逃逸及创伤修复相关通路,因此该修饰在管腔型乳腺癌中异常升高,大概率参与构建免疫抑制型TME。

综上,本研究证实AF9、H3K9la与KLF2构成了代谢-表观遗传反馈核心轴,整合代谢、表观遗传及肿瘤相关信号通路。该反馈轴不仅驱动肿瘤生长与转移,也体现出管腔型乳腺癌对代谢及微环境信号的高度依赖,解释了该肿瘤高发的原因。

本研究明确管腔型乳腺癌属于代谢相关疾病,同时指出AF9与组蛋白乳酸化可作为理想靶点,用于阻断这一致病反馈环路。

参考消息:10.1016/j.celrep.2026.117429


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