蛋白质乳酸化修饰是近年发现的新型翻译后修饰方式,指乳酸分子通过共价键结合到靶蛋白赖氨酸残基上,改变蛋白构象与活性。在肿瘤微环境(TME)中,肿瘤细胞的有氧糖酵解代谢重编程会产生大量乳酸,使微环境呈现酸性特征,而乳酸化修饰在此过程中扮演着信号调控核心角色,参与肿瘤增殖、免疫逃逸、血管新生等关键生物学过程。
肿瘤细胞的有氧糖酵解是乳酸化修饰的“代谢基础”。与正常细胞不同,肿瘤细胞即使在氧气充足时,仍优先通过糖酵解供能,产生的乳酸远超细胞代谢需求,大量乳酸被分泌到胞外,不仅酸化微环境抑制免疫细胞活性,还可进入肿瘤细胞与基质细胞内,作为乳酸化修饰的底物。研究表明,乳酸化修饰的催化酶主要为组蛋白赖氨酸乳酸化酶(Kla),该酶可催化乳酸与组蛋白结合,重塑染色质结构;而去乳酸化酶(如SIRT1)则可逆转这一过程,二者共同构成乳酸化修饰的调控网络。
在肿瘤微环境中,乳酸化修饰的信号调控作用体现在三个核心层面。一是调控肿瘤细胞自身增殖与耐药性。组蛋白乳酸化修饰可靶向激活细胞周期相关基因(如Cyclin D1)的转录,加速肿瘤细胞从G1期向S期转换,促进细胞增殖;同时,乳酸化修饰可增强肿瘤细胞中耐药蛋白(如P-gp)的稳定性,降低化疗药物在细胞内的积累,导致肿瘤耐药。二是介导肿瘤免疫逃逸。肿瘤微环境中的免疫细胞(如CD8?T细胞、巨噬细胞)受高浓度乳酸影响,其关键蛋白会发生乳酸化修饰:例如,CD8?T细胞内的干扰素-γ(IFN-γ)启动子区域组蛋白乳酸化水平升高,会抑制IFN-γ的表达,削弱其杀伤肿瘤细胞的能力;巨噬细胞则会因乳酸化修饰向M2型极化,分泌抗炎因子(如IL-10),进一步抑制抗肿瘤免疫反应。三是促进肿瘤血管新生。乳酸可诱导基质细胞(如成纤维细胞、内皮细胞)发生乳酸化修饰,激活血管内皮生长因子(VEGF)的转录,促进新生血管形成,为肿瘤细胞输送营养与氧气,加速肿瘤侵袭转移。
此外,乳酸化修饰还可调控肿瘤微环境中的代谢交互。基质细胞摄取肿瘤细胞分泌的乳酸后,自身代谢模式会向糖酵解转变,形成“肿瘤细胞-基质细胞”的乳酸循环,而乳酸化修饰在此循环中作为信号分子,维持代谢重编程的稳定性,构建有利于肿瘤生长的微环境。
目前,靶向乳酸化修饰的肿瘤治疗策略已成为研究热点,如抑制乳酸转运蛋白(MCT1)减少胞外乳酸积累,或靶向乳酸化酶阻断修饰过程,均可有效破坏肿瘤微环境的信号调控网络。
蛋白质乳酸化修饰的发现,为解析肿瘤代谢与信号通路的关联提供了新视角,也为肿瘤精准治疗提供了潜在靶点。