
近期发表于Molecular Cell(IF=14.5)杂志的综述文章“Metabolism-driven chromatin dynamics: Molecular principles and technological advances”,聚焦于代谢物参与的染色质修饰,系统阐述了代谢驱动的染色质动态变化。
01、产生物是如何引响上色质?
染色质修饰需要特定的代谢物作为“原料”或“调控因子”。提供掩盖原材的基础代谢物包括乳酸、乙酸、丙酸、丁酸等,可以作为组蛋白修饰的直接底物。前体消化吸收物如葡萄糖、谷氨酰胺、支链氨基酸等,它们通过一系列生化反应转化为修饰所需的物质。房产调控体现酶亲水性的排泄物如α-酮戊二酸(αKG)能促进去甲基化,而2-羟基戊二酸(2HG)则会抑制去甲基化。
一些分解物的浓度值下跌已经收入于组织工作中的分解、动脉血循环系统、紧邻组织的排泄,亦或重大疾病模式下的分解重和程序编写,如癌组织中的Warburg负效应从而导致乳酸积淀。
图1 参加染色的质体现的涉及代谢率物名词解释來源
02、组蛋白质酰基化:
基础代谢物与基因遗传展示的桥梁结构
组蛋白酰基化是代谢物影响基因表达的重要方式之一。酰基化修饰可以通过乙酸、乳酸等代谢物结合在组蛋白上,从而改变染色质的结构,使基因更容易被“读”出来或被“关闭”。研究发现,糖酵解、三羧酸循环往复(TCA)和脂肪酸酸细胞代谢都能提供酰基化修饰的底物。肠子菌群产生的短链脂肪酸(如丁酸、丙酸)也能影响染色质修饰。支链胺基酸的代谢水平与心脏疾病相关,其代谢产物能影响组蛋白的修饰状态。这些修饰如何影响基因表达?它们会改变染色质的“开放度”,从而决定某些基因是否能被转录。有些修饰促进基因表达,而有些修饰则可能抑制特定基因。
03
DNA甲基化与去甲基化:
调整遗传基因“电开关”
DNA的甲基化的程度确定了人类基因组是长期处在“激发”情形。列如,S-腺苷甲硫氨酸(SAM)是甲基化的关键点供体,而αKG等细胞系代谢转化物则影晌去甲基化酶的抗逆性酶。某个细胞系代谢转化系统异常会影晌DNA的甲基化情形,然后与发病有关系。列如,癌症细胞系中,IDH1/2变动会造成 2HG积累了,限制去甲基化酶的抗逆性酶,使人类基因组甲基化加入,结果英文影晌癌症的最新动态。食用中的甲硫氨酸、丝氨酸等莒养有机化合物还可以影晌DNA甲基化,衡量了食用与表观基因遗传规律的关联。
图2 消化吸收物参入的印染质遮盖
04、分泌物与染料质的
“纵向监测”
最新研究发现,代谢不仅影响染色质,染色质的修饰也能反过来影响代谢。例如:组蛋白去乙酰化可放乙酰-CoA,影响细胞的代谢状态。消化吸收酶可进来上皮细胞结构,直接影响染色质修饰,如某些代谢酶还能催化组蛋白磷酸化。这些相互作用揭示了代谢与基因调控的紧密联系,为理解细胞如何适应环境变化提供了新思路。
05、细胞代谢-刺绣质互作的
医学专业意义上
由于染色质修饰和代谢异常是癌症、代谢疾病等多种疾病的特征,因此科学家们正在探索如何利用这一机制开发新疗法。例如,靶向疗法排泄通道:通过药物调控代谢酶的活性,改变染色质修饰,进而影响基因表达。表观隐性基因药物剂量:如组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACi),已经被用于癌症治疗。饭食应对:通过调整营养摄入,影响代谢状态,进而调控基因表达。
06、拜谱个人总结
代谢物作为发生修饰的重要底物,在细胞命运调控中起着关键作用,将修饰组学与靶向代谢物检测结合起来进行研究,具有极大的潜力。拜谱生物,作为国内领先的多组学公司,可提供完善成熟的蛋白组学、修饰组学、代谢组学等多组学产品技术服务。围绕代谢物及其修饰,拜谱生物可提供“乳碱化装饰+乳酸靶点产生”、“棕榈酰化突显+棕榈酸靶点排泄”、“衣康碱化呈现+衣康酸靶点代谢转化”等修饰特色多组学解决方案。此外,拜谱生物聚焦新型修饰检测技术开发,成功开发了衣康碱化、血清素化呈现等新呈现组学拜谱生物,助力突破技术边界,探索更多修饰领域。欢迎咨询!
参看医学文献:
Sahu V, Lu C. Metabolism-driven chromatin dynamics: Molecular principles and technological advances. Mol Cell. 2025;85(2):262-275. doi:10.1016/j.molcel.2024.12.012