学术前沿 | 陆荫英教授携手多个研究团队解码肝细胞癌赖氨酸乙酰化修饰组相关调控机制

前言

赖氨酸乙酰化是蛋白质翻译后修饰最常见的类型之一，曾被报道能够参与许多细胞过程，并在肿瘤的代谢调节中发挥重要作用，但针对肝癌组织的蛋白质赖氨酸乙酰化的全面研究仍然有限。

2022年6月5日，解放军总医院第五医学中心陆荫英教授研究团队、天津大学陈瑞冰教授团队和首都医科大学宣武医院李鸿雁副教授研究团队联合在Molecular & Cellular Proteomics在线发表了最新研究成果。

该工作利用timsTOF Pro质谱仪分析技术，发现了肝细胞癌（Heptacellular carcinoma, HCC）和癌旁之间存在不同的蛋白质组和K-乙酰化水平，并深入研究HCC肿瘤中蛋白K-乙酰化的整体抑制及SIRT2上调对HCC去乙酰化的潜在作用及机制, 该研究极大提高HCC的临床诊断效率，对于HCC的临床管理决策意义重大。

研究概况

研究通过timsTOF Pro质谱分析仪对8对未经治疗的HCC患者肿瘤组织和癌旁组织的蛋白质组和赖氨酸乙酰组进行定量分析，主成分分析显示HCC肿瘤的赖氨酸乙酰组与癌旁组织之间存在明显差异，并且肿瘤组织存在更高的样本间差异性。全蛋白质组分析共检测到1492个差异表达蛋白，其中上调971个，下调521个。

生物学功能分析结果显示：上调蛋白主要富集在剪接体、RNA运输、核糖体、抗原加工和提呈、免疫细胞肿瘤浸润等通路，而下调蛋白主要与多种代谢通路相关，如脂肪酸代谢、碳代谢、氨基酸生物合成等，这些观察结果与以往报道的HCC临床样本大规模研究是一致的。

随后，研究人员对非组蛋白乙酰化位点进行系统鉴定，并探讨了乙酰化图谱在HCC中的变化。研究共鉴定出9219个K-乙酰化位点，其中部分K-乙酰化位点只存在于癌或癌旁组织中，具有显著的组织特异性。

例如，丝蛋白A (K865)、丝蛋白B (K697)和cofilin (K19)等细胞骨架调节分子的一些乙酰化位点只在肿瘤组织中被鉴定到，这些肿瘤特异性位点可能参与调控细胞运动从而参与肿瘤转移。

此外，研究人员还观察到HCC肿瘤中蛋白质K-乙酰化的整体水平低于癌旁正常组织，其中1003个位点发生显著的丰度变化，其中K-乙酰化上调蛋白主要与RNA的合成和加工有关，而发生K-乙酰化下调的蛋白主要是位于线粒体和细胞质中、参与不同代谢途径的代谢酶，这可能与肝癌细胞的快速增殖与代谢状态的改变有关。

HCC全蛋白组分析显示去乙酰化酶sirtuin 2 (SIRT2)在HCC肿瘤中表达上调，提示该分子可能对肝癌蛋白质乙酰化存在一定调控作用。因此，研究人员在Huh7 HCC细胞中过表达SIRT2，并利用捕获离子淌度质谱探讨了SIRT2对肝癌细胞蛋白质组和乙酰化组的调控作用。

结果表明：SIRT2过表达降低了包括参与能量代谢在内的一系列细胞过程中蛋白质的K-乙酰化，Seahorse等细胞实验也进一步证实了SIRT2过表达抑制HCC细胞的糖酵解和氧化磷酸化。

研究结论

该研究通过系统的蛋白质组学、乙酰化组学、细胞功能和机制实验，得到了以下结论：

1. 研究建立了HCC蛋白质K-乙酰化修饰图谱，发现了大量可能与疾病发生发展相关的异常修饰位点。

2. HCC组织中发生了广泛的K-乙酰化修饰异常，其中K-乙酰化上调的蛋白主要和RNA的合成和加工有关，而且发生K-乙酰化下调的蛋白则主要富集在不同的代谢通路当中。

3. 去乙酰化酶SIRT2在HCC肿瘤中表达上调，可能参与部分乙酰化位点的调控。

4. SIRT2过表达诱导蛋白质K -乙酰化的改变，涉及广泛的细胞过程，抑制HCC细胞的糖酵解和氧化磷酸化。

作者介绍

李鸿雁

陈瑞冰 

陆荫英

编辑 | 子衿

审核 | 陆荫英

排版 | Cécilia