大过年的，可能只有我这样的博士生，还要熬夜憋乳酰化的国自然！不过比起看文献，我宁可去看看春晚。在近年来的科研领域中，乳酸化（亦称乳酰化）无疑已成为热门的研究方向之一。今天这篇论文出自华中科技大学同济医学院附属同济医院的博士生，发表于影响因子为 14.3 分的《Adv Sci (Weinh)》杂志，做的是乳酰化相关研究。值得注意的是，该研究涉及的蛋白与 RNA 的 m6A 甲基化存在关联，这种层层递进的调控机制（在研究过程中，通过假设→验证→假设迭代这样的模式，来对课题进行推进，是科研最原本的样子，不清楚假设和假设迭代的话，可以去看看《科研的推理和逻辑：从实验台到咖啡桌》，对这些都有介绍），为科研探索增添了诸多趣味，下面就让我们一同深入探究。
此研究聚焦于代谢重编程与耐药性之间的内在联系。研究团队选取了 HCC（肝细胞癌）的乐伐替尼耐药株，展开多组学分析。其中，蛋白组学和转录组学数据均清晰显示，耐药组中糖酵解途径相关基因呈现显著增加的趋势。（这里采用的组学分析方法，本质上是基于归纳法对差异进行总结，其原理与米勒五法中的求同求异法相似。若对米勒五法不甚了解，推荐阅读《科研的推理和逻辑：从实验台到咖啡桌》以及《列文虎克读文献》。）糖酵解产物乳酸的增多，极有可能引发蛋白的翻译后修饰。基于此，研究人员进一步检测了耐药组中蛋白的乳酰化水平。实验发现，使用糖酵解抑制剂 2 - DG（2 - 脱氧 - D - 葡萄糖），不仅能够抑制蛋白的 Pan - KLac（泛赖氨酸乳酰化）水平，还能促使细胞凋亡增加。这表明，乐伐替尼耐药的 HCC 细胞系，呈现出乳酰化水平升高的特征。
在乳酰化上调最为显著的蛋白中，IGF2BP3 脱颖而出。值得关注的是，IGF2BP3 是一种 m6A 甲基化的 Reader 蛋白，这一特性为研究提供了一个极具价值的切入点。于是，研究人员围绕 IGF2BP3 的乳酰化展开深入研究。借助液相色谱 - 质谱联用技术，他们成功确定了 IGF2BP3 的具体乳酰化位点 —— 第 76 位赖氨酸（K76）。为明确 IGF2BP3 的 K76 乳酰化的具体作用，研究人员在敲减 IGF2BP3 后，分别过表达野生型 IGF2BP3 和 IGF2BP3 的 K76R 突变体（此操作旨在使 IGF2BP3 的乳酰化位点发生突变，从而阻断其乳酰化过程。如此一来，研究命题精准聚焦于 IGF2BP3 的 K76 乳酰化，而非 IGF2BP3 的表达情况，有效规避了肯定后件的逻辑谬误。若对命题的内涵与外延，以及肯定后件逻辑谬误等概念尚不清晰，建议阅读《科研的推理和逻辑：从实验台到咖啡桌》、《列文虎克读文献》以及《信号通路是什么鬼？》系列。）实验结果表明，IGF2BP3 的 K76 乳酰化在体内外均赋予了 HCC 细胞对乐伐替尼的耐药性。
那么，IGF2BP3 的 K76 乳酰化究竟直接影响了哪些下游环节呢？研究团队继续深入推进课题。通过 RIP - Seq（RNA 免疫沉淀测序）技术，他们筛选出能够与 IGF2BP3 结合的 mRNA，包括 PCK2、NRF2 和 AKNA。测序数据清晰显示，这几个基因的 mRNA 表达存在差异。同时，分别敲减 PCK2 或 NRF2，均能提升 HCC 细胞对乐伐替尼的耐药性。PCK2 作为糖异生过程中的关键酶，对氧化还原稳态起着重要的调节作用。基于此，研究人员提出假设：IGF2BP3 或许可以通过 K76 乳酰化影响氧化还原稳态。（这里涉及假设的迭代，即依据已知研究结果，对原有假设进行深化与拓展。在此案例中，通过分析 IGF2BP3 的靶基因，成功将 PCK2 与代谢重编程建立联系，实现了假设的迭代。若对假设及假设迭代的概念有所困惑，可参考《科研的推理和逻辑：从实验台到咖啡桌》、《列文虎克读文献》以及《信号通路是什么鬼？》系列。）与 IGF2BP3 的 K76R 突变体类似，敲除 PKC2 能够恢复 IGF2BP3 野生型所导致的抗氧化作用，并增加细胞内 ROS 水平。
接下来，研究人员思考：IGF2BP3 对 PCK2 或 NRF2 的影响，是否源于其作为 m6A 甲基化 Reader 的功能呢？转录组分析结果显示，m6A 甲基转移酶 METTL3、METTL14 和 WTAP 在耐药细胞中的 RNA 水平有所升高，而敲减 METTL3 会致使 PCK2 和 NRF2 的表达降低。此外，突变 PCK2 和 NRF2 的 m6A 甲基化位点，也会影响 IGF2BP3 与它们的结合。这一系列实验结果表明，IGF2BP3 对 PCK2 和 NRF2 的表达调控依赖于 m6A 甲基化。那么，在这一过程中，IGF2BP3 的 K76 乳酰化又扮演着怎样的角色呢？鉴于大多数翻译后修饰（PTM）可能影响蛋白功能，研究人员假设 IGF2BP3 的 K76 乳酰化或许会对其 m6A 甲基化 Reader 的功能产生影响。而实验结果证实，IGF2BP3 的 K76 乳酰化确实能够增强其对乐伐替尼耐药性细胞中 m6A 修饰的 RNA 的捕获能力。
对乐伐替尼耐药细胞进行转录组分析后，研究人员发现耐药组中甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢显著富集。PCK2 作为糖异生的关键酶，为丝氨酸合成提供必要底物。研究表明，IGF2BP3 的 K76 乳酰化能够调节丝氨酸生物合成，进而增强耐药细胞的抗氧化能力，促进乐伐替尼耐药性的产生。
丝氨酸合成的增加，有可能强化一碳代谢途径，进而诱导 SAM（整体甲基化的关键甲基供体）的生成。通过假设迭代，研究人员将促进 m6A 甲基化这一过程纳入 IGF2BP3 的 K76 乳酰化的下游环节，从而形成了一个针对 PCK2 的正反馈通路。（正反馈和负反馈的概念，在 PI3K - AKT 信号通路、mTOR 信号通路以及 NFκB 信号通路中均有涉及，这三条通路分别介导了正反馈和负反馈机制。若对此感兴趣，可回顾《信号通路是什么鬼？》系列。）具体而言，SAM 的上调依赖于 PCK2 的表达，而 IGF2BP3 的 K76 乳酰化能够促进 m6A 甲基化修饰的 PCK2 表达，SAM 的上调又进一步推动了 PCK2 的 m6A 甲基化，由此形成了一个完整的正反馈循环。
IGF2BP3 的 K76 乳酰化不仅促进了 PCK2 的表达，同时也推动了 SAM 的产生。增加的 SAM 能够促进 m6A 甲基化，进而促进另一个抗氧化基因 NRF2 的 m6A 甲基化，通过 IGF2BP3 进一步促进 NRF2 的表达。（NRF2 是经典的抗氧化相关转录因子，若对铁死亡调控有印象，应该记得 p62、Keap1 和 NRF2 在抗铁死亡过程中的调控作用。若对此部分内容遗忘，可查阅《信号通路是什么鬼？》系列中铁死亡相关章节进行复习。）IGF2BP3 的 K76 乳酰化 / PCK2/SAM 轴，同样通过 m6A 甲基化促进了 NRF2 在乐伐替尼耐药的 HCC 细胞中的表达。
鉴于 IGF2BP3 的 K76 乳酰化对 HCC 的乐伐替尼耐药性具有重要影响，研究人员进一步探究其在临床上的相关性。通过对临床数据的细致分析，他们发现高 IGF2BP3 乳酰化水平与 HCC 患者对乐伐替尼治疗反应不佳密切相关。而使用糖酵解抑制剂（抑制乳酸产生），或者采用 siIGF2BP3 负载的脂质纳米颗粒靶向 IGF2BP3，能够恢复 HCC 细胞对乐伐替尼的敏感性。
综上所述，这篇文章呈现了一个极具趣味性的科研课题。研究团队从糖酵解增加及其产物乳酸增多这一现象出发，深入分析蛋白的乳酰化，通过对 IGF2BP3 的 K76 乳酰化研究，明确了靶基因及其与 SAM 相关的 m6A 甲基化的关联，成功构建了一个正反馈通路。
从工作量来看，此研究可谓相当庞大。并且在整个研究过程中，基本遵循了科研推理的严谨流程，通过精心设计的实验，出色地完成了这一课题，不失为一篇优质佳作。好了，今天就先策到这里吧，有兴趣的话，可以看看原文，祝你们心明眼亮。
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