蛋白質乳酸化修飾是近年發現的新型翻譯后修飾方式,指乳酸分子通過共價鍵結合到靶蛋白賴氨酸殘基上,改變蛋白構象與活性。在腫瘤微環境(TME)中,腫瘤細胞的有氧糖酵解代謝重編程會產生大量乳酸,使微環境呈現酸性特征,而乳酸化修飾在此過程中扮演著信號調控核心角色,參與腫瘤增殖、免疫逃逸、血管新生等關鍵生物學過程。
腫瘤細胞的有氧糖酵解是乳酸化修飾的“代謝基礎”。與正常細胞不同,腫瘤細胞即使在氧氣充足時,仍優先通過糖酵解供能,產生的乳酸遠超細胞代謝需求,大量乳酸被分泌到胞外,不僅酸化微環境抑制免疫細胞活性,還可進入腫瘤細胞與基質細胞內,作為乳酸化修飾的底物。研究表明,乳酸化修飾的催化酶主要為組蛋白賴氨酸乳酸化酶(Kla),該酶可催化乳酸與組蛋白結合,重塑染色質結構;而去乳酸化酶(如SIRT1)則可逆轉這一過程,二者共同構成乳酸化修飾的調控網絡。
在腫瘤微環境中,乳酸化修飾的信號調控作用體現在三個核心層面。一是調控腫瘤細胞自身增殖與耐藥性。組蛋白乳酸化修飾可靶向激活細胞周期相關基因(如Cyclin D1)的轉錄,加速腫瘤細胞從G1期向S期轉換,促進細胞增殖;同時,乳酸化修飾可增強腫瘤細胞中耐藥蛋白(如P-gp)的穩定性,降低化療藥物在細胞內的積累,導致腫瘤耐藥。二是介導腫瘤免疫逃逸。腫瘤微環境中的免疫細胞(如CD8?T細胞、巨噬細胞)受高濃度乳酸影響,其關鍵蛋白會發生乳酸化修飾:例如,CD8?T細胞內的干擾素-γ(IFN-γ)啟動子區域組蛋白乳酸化水平升高,會抑制IFN-γ的表達,削弱其殺傷腫瘤細胞的能力;巨噬細胞則會因乳酸化修飾向M2型極化,分泌抗炎因子(如IL-10),進一步抑制抗腫瘤免疫反應。三是促進腫瘤血管新生。乳酸可誘導基質細胞(如成纖維細胞、內皮細胞)發生乳酸化修飾,激活血管內皮生長因子(VEGF)的轉錄,促進新生血管形成,為腫瘤細胞輸送營養與氧氣,加速腫瘤侵襲轉移。
此外,乳酸化修飾還可調控腫瘤微環境中的代謝交互。基質細胞攝取腫瘤細胞分泌的乳酸后,自身代謝模式會向糖酵解轉變,形成“腫瘤細胞-基質細胞”的乳酸循環,而乳酸化修飾在此循環中作為信號分子,維持代謝重編程的穩定性,構建有利于腫瘤生長的微環境。
目前,靶向乳酸化修飾的腫瘤治療策略已成為研究熱點,如抑制乳酸轉運蛋白(MCT1)減少胞外乳酸積累,或靶向乳酸化酶阻斷修飾過程,均可有效破壞腫瘤微環境的信號調控網絡。蛋白質乳酸化修飾的發現,為解析腫瘤代謝與信號通路的關聯提供了新視角,也為腫瘤精準治療提供了潛在靶點。
