本文主要介绍了同济大学医学院附属第十人民医院王平团队发表在Nature主刊上的研究成果，围绕缬氨酸与HDAC6相互作用及其对DNA损伤的影响展开研究。文章详细阐述了缬氨酸如何通过HDAC6调控DNA损伤的过程，包括缬氨酸与HDAC6结合影响HDAC6的亚细胞定位、TET2的激活以及DNA去甲基化等关键步骤。研究结果表明，细胞内缬氨酸丰度的变化通过HDAC6-TET2轴影响DNA损伤反应，进而可能影响肿瘤进展。
通过Pulldown实验发现HDAC6是结合缬氨酸的蛋白，并利用同位素标记、突变修饰等方法验证了缬氨酸与HDAC6结合对HDAC6功能的影响。
研究发现缬氨酸与HDAC6的结合影响HDAC6的亚细胞定位，进而通过TET2激活DNA去甲基化过程，最终可能影响DNA损伤和肿瘤进展。
该研究为深入了解缬氨酸在细胞内的功能和作用机制提供了新视角，也为相关疾病的治疗提供了新的思路。
老板一直觉得他花了十几万的经费，就能发一篇十几分的文章，他是真的以为因为我不喜欢才没发Nature的么？今天就讲讲这篇同济大学医学院附属第十人民医院王平团队，发表在50.5分的Nature主刊上的文章。他们这篇文章，讲的是缬氨酸通过HDAC6调控DNA损伤，还挺有意思：
细胞内存在着对氨基酸的感应器，比如精氨酸会通过SLC38A9激活mTORC1激活的mTOR信号通路，而亮氨酸也能通过Sestrin2来调控mTORC1。而缬氨酸对于蛋白合成以及一些病理机制都有着关键作用，于是，他们就想要找出一个与缬氨酸有关的感应蛋白（这就是提出假设的方式，通过已有的知识，进行移植，以抑制的机制来分析未知的情形，而假设都必须是可以证伪的，不清楚课题建立初期假设的提出的话，可以去看看《科研的推理和逻辑：从实验台到咖啡桌》），来分析该缬氨酸激活的感知蛋白是什么。通过Pulldown，他们发现HDAC6是可以结合缬氨酸的蛋白。在HDAC6上有一个色氨酸-谷氨酸重复的十四肽结构域SE14，就是结合缬氨酸的位点：
那么既然缬氨酸能结合HDAC6，那么这样的结合对于HDAC6的原有功能而言会产生什么样的影响呢？HDAC6主要存在于细胞质中，而他的SE14结构域可以稳定地将HDAC6保留在细胞质中，于是他们就假设缬氨酸对于HDAC6的结合，可能会影响SE14结构域的功能，也就是影响HDAC6的核定位。结果显示，培养基中缬氨酸的剥夺，的确诱导了HDAC6的核易位。为了明确缬氨酸的细胞内丰度对于HDAC6的亚细胞定位的影响，他们还对转运缬氨酸的SLC7A5进行了抑制。由于缬氨酸的C端和侧链的改变，会导致其与HDAC6结合的破坏，他们还专门对缬氨酸的N端和C端进行了甲基修饰来进行验证，结果发现缬氨酸缺失后HDAC6的核异位能被N端甲基化修饰的缬氨酸转回胞质定位，而C端甲基化修饰的缬氨酸则无法挽救（这种突变修饰的方法，很好地说明了缬氨酸与HDAC6的结合对于HDAC6亚细胞结构定位的影响，这样的验证比单纯的缬氨酸剥夺更有说服力，也可以很好地避免肯定后件的逻辑谬误，不清楚肯定后件逻辑谬误的话，可以回去看看《列文虎克读文献》、《科研的推理和逻辑：从实验台到咖啡桌》和《信号通路是什么鬼？》系列）。这部分的研究，证明了细胞内缬氨酸丰度，以及缬氨酸与HDAC6的SE14结构域的结合，决定了HDAC6的亚细胞定位：
那么缬氨酸丰度降低，导致的HDAC6核异位，会影响HDAC6的什么功能呢？他们通过同位素标记，分析了在缬氨酸剥夺后，显示出与HDAC6结合增强的蛋白质。其中TET2引起了他们兴趣，TET2是一种DNA去甲基化酶。而在细胞提取物中补充加入缬氨酸并没有抑制HDAC6与TET2的结合，那么也就是说，很可能是由于缬氨酸缺乏后导致的HDAC6核异位，影响了HDAC5与TET2的结合。TET2会将5mC转化为5hmC，于是他们分析了缬氨酸剥夺后，HDAC6与TET2对于5hmC产生的影响。结果发现，缬氨酸剥夺后，5hmC以HDAC6和TET2依赖的形式产生，敲减了HDAC6或TET2后，5hmC的丰度并没有增加（这其实就是柯霍氏法则的验证，通过抑制整个机制过程中的关键因子，来分析该因子对于整个机制过程所产生表型的贡献以及依赖性，不清楚柯霍氏法则的话，可以去看看《轻松的文献导读》和《科研的推理和逻辑：从实验台到咖啡桌》）。那么HDAC6作为一个脱乙酰酶，是否是通过对TET2的脱乙酰化，激活TET2的呢？他们接着对TET2潜在的乙酰化位点进行了突变，结果发现TET2的去乙酰化突变体不再依赖于HDAC6而激活。也就是说，缬氨酸剥夺可能促进TET2活性，以HDAC6依赖的方式，通过TET2的去乙酰化激活，诱导DNA去甲基化。
而TET2和DNA损伤有着密切的关联性，于是他们就分析了缬氨酸剥夺后，对于DNA损伤的影响。到这里，其实大家应该看得出来，在之前的验证过程中，缬氨酸-HDAC6亚细胞定位-TET2激活-DNA去甲基化，这一条证据链是相当完整的，并没有缺失什么环节。在这里他们通过TET2对于DNA损伤的影响，提出了假设的迭代，就是将缬氨酸的剥夺和DNA损伤联系了起来（假设的迭代就是在原有假设的基础上，通过已经获得的结果，提出新的假设，以此推进课题的进展，不清楚假设迭代的话，可以去看看《科研的推理和逻辑：从实验台到咖啡桌》和《信号通路是什么鬼？》系列）。结果发现缬氨酸剥夺后的确促进了DNA的损伤，而TET2或HDAC6的缺失，阻断了缬氨酸剥夺诱导的DNA损伤。也就是说，缬氨酸剥夺是通过HDAC6–TET2轴促进DNA损伤反应的：
为了确认HDAC6是由于核定位，导致的TET2激活引发的DNA损伤反应。他们通过给HDAC6加上NLS（核定位序列）来进行了验证，结果发现HDAC6的核定位的确是激活DNA损伤的关键。持续的DNA损伤，会导致细胞的死亡，从而抑制肿瘤进展。于是他们假设缬氨酸的缺乏可以通过HDAC6–TET2轴，来阻碍肿瘤的进展。通过VR（缬氨酸限制）饮食，以及体内肠癌的裸鼠成瘤小鼠实验证明，VR饮食，的确能通过HDAC6–TET2轴，抑制肠癌的进展：
最后就形成了这样一个示意图，缬氨酸通过与HDAC6的SE14结构域结合，使得HDAC6能定位在细胞质。而此时细胞核内的TET2由于乙酰化修饰，无法被激活。但细胞内缬氨酸缺失后，HDAC6的亚细胞结构定位发生变化，产生了核异位，导致TET2的乙酰化修饰被清除，而TET2激活后，通过DNA去甲基化功能，激活了DNA的损伤：
总的来说，这样一篇Nature的Article，从逻辑上，以及每个步骤验证的细化程度来说，是一般的文献无法比拟的。这样的文章，会在前期的机制序列完整验证完毕之后，再进一步推动接下去的验证过程，逐步推进课题，读上去会很有节奏感。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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