摘要：RNA的转录后修饰和蛋白质的翻译后修饰（PTMs）作为近年来生物学研究的热点领域，在调控基因表达、蛋白质功能以及疾病发展中发挥重要功能。例如RNA N4-乙酰胞苷（ac4C）修饰已被证实在多种生物学过程中发挥作用，与癌症、病毒感染等多种疾病的发生发展相关。新型
RNA的转录后修饰和蛋白质的翻译后修饰（PTMs）作为近年来生物学研究的热点领域，在调控基因表达、蛋白质功能以及疾病发展中发挥重要功能。例如RNA N4-乙酰胞苷（ac4C）修饰已被证实在多种生物学过程中发挥作用，与癌症、病毒感染等多种疾病的发生发展相关。新型酰化修饰如乳酸化、巴豆酰化、琥珀酰化、2-羟基异丁酰化修饰等在代谢调控、信号传导和疾病发展中扮演着关键角色。
越来越多的研究发现，RNA修饰和蛋白质翻译后修饰不仅各自在疾病中发挥作用，它们的相互作用也对疾病进程产生重要影响。针对RNA修饰与新型酰化修饰的联合研究，为我们提供了新的研究思路和潜在的治疗靶点。
那么RNA修饰和新型酰化修饰研究如何结合？如何将其与课题方向和科学问题进行结合？今天小编以RNA修饰中经典的N4-乙酰胞苷（ac4C）修饰为例，基于两篇典型的高分文章，为您介绍两种不同的研究思路，希望对您的研究有所帮助。
思路1：修饰组学作为发现工具，进一步锚定RNA修饰调控酶
文章标题：Lysine 2-hydroxyisobutyrylation of NAT10 promotes cancer metastasis in an ac4C-dependent manner
发表期刊：Cell Research（IF=28.1）
1、提出科学问题与假设
癌症转移是癌症致死的主要原因，蛋白质翻译后修饰（PTMs）如赖氨酸酰化修饰在调控蛋白质功能和癌症进展中扮演着关键角色。然而，新型酰化修饰如2-羟基异丁酰化（Khib）在癌症中，特别是肿瘤转移中的生物学功能和调控机制尚不清楚。
2、泛抗体筛选确定修饰种类，开展修饰组学
选择新型修饰类型：研究团队首先运用多种新型酰化修饰泛抗体进行WB初筛，发现2-羟基异丁酰化（Khib）修饰水平在高转移性ESCC细胞系和转移性肿瘤细胞/组织中存在显著变化。
修饰组学分析：研究团队收集了20例ESCC原发肿瘤组织、匹配的正常组织和淋巴结转移组织，进行了蛋白质组学和Khib修饰组学分析。结果共定量到5384个蛋白质和39997个Khib修饰位点，其中2519个蛋白质和6754个位点在转移性肿瘤中发生了显著差异。分析发现，与癌症进展相关的Khib修饰蛋白主要富集在核酸和RNA加工途径中。
图1 原发性/转移性ESCC肿瘤组织的Khib修饰分析
3、数据分析，锚定RNA修饰调控酶
挑选关键蛋白：通过整合组织/细胞的Khib蛋白质组数据和CRISPR/ Cas9功能筛选，研究人员发现N4-乙酰胞苷（ac4C）修饰的调控酶——N-乙酰转移酶（NAT10）是与肿瘤转移相关的重要Khib底物蛋白。
关键修饰位点和功能验证：进一步验证发现，NAT10上第823位的Khib修饰对于肿瘤转移是必需的，并且NAT10的823-Khib可用于预测癌症患者的预后。
图2 NAT10在823位的Khib修饰对于癌症转移是必需的
4、分子机制探索
调控酶鉴定：通过生化手段筛选，研究确定赖氨酸乙酰转移酶7（KAT7）和沉默调节蛋白7（SIRT7）分别是NAT10 Khib修饰的Writer和Eraser。
分子机制探索：研究进一步揭示了NAT10 Khib修饰调控肿瘤转移的分子机制：NAT10 823-Khib修饰增强了其与去泛素化酶USP 39的相互作用，导致NAT10蛋白稳定性增加。NAT10又通过ac4C依赖性方式增加NOTCH3 mRNA稳定性进而促进肿瘤转移。药理学抑制NAT10 K823 Khib修饰可有效抑制肿瘤转移。
图3 NAT10催化NOTCH3 mRNA ac4C修饰以提高其稳定性
5、思路总结
综上所述，该研究针对新型修饰是否调控肿瘤转移这一科学问题，运用景杰生物提供的泛抗体筛选确定修饰种类2-羟基异丁酰化，并进一步开展了原发性/转移性ESCC肿瘤组织的Khib修饰组学分析。进一步锁定到ac4C修饰调控酶NAT10第823位Khib修饰是调控肿瘤转移的关键因子。研究进一步深入解析了NAT10 Khib修饰与RNA ac4C修饰串扰共同调控肿瘤转移的分子机制，为阐明新型修饰在NAT10介导ac4C中发挥的关键作用（肿瘤转移）提供了重要的理论参考和研究案例。
思路2：基于明星RNA修饰调控酶，进一步鉴定其翻译后修饰调控机制
文章标题：Lactylation of NAT10 promotes N4‐acetylcytidine modification on tRNASer-CGA-1-1 to boost oncogenic DNA virus KSHV reactivation
发表期刊：Cell Death & Differentiation（IF=13.7）
1、提出科学问题与假设
卡波西肉瘤相关疱疹病毒（KSHV）感染可导致多种癌症。此前研究表明，异常的NAT10依赖性RNA ac4C修饰与病毒感染有关，同时，蛋白质翻译后修饰如乳酸化修饰等也广泛参与各种生理、病理过程。然而，二者如何调控KSHV的激活过程，这其中的作用机制尚不明确。
2、探索ac4C修饰对病毒感染的作用
研究首先通过CRISPR/Cas9技术敲除NAT10基因，验证了NAT10对tRNA上特定位点的ac4C修饰的影响。具体来说，NAT10介导的tRNASer-CGA-1-1上的ac4c修饰，增强了KSHV裂解转录本的翻译和病毒粒子的产生。
图4 NAT10催化tRNASer-CGA-1-1ac4C修饰以促进病毒mRNA翻译和病毒粒子产生
3、鉴定NAT10上乳酸化修饰位点与功能分析
修饰位点鉴定：先前研究发现，在HSHV感染期间乳酸不断积累。乳酸驱动的赖氨酸乳酸化可能参与了NAT10介导的病毒再激活。因此研究团队对IP后的NAT10单蛋白进行了质谱分析检测，结果发现NAT10仅在K290位点上发生了乳酸化。景杰生物提供的乳酸化泛抗体验证了质谱结果的可靠性。
功能分析：功能分析结果表明NAT10上K290位点乳酸化，促进了裂解转录物的翻译，并通过tRNASer-CGA-1-1上的ac4c修饰促进了病毒的再激活。
图5 在KSHV再激活过程中乳酸驱动NAT10 K290位点的乳酸化
4、调控机制解析
鉴定修饰调控蛋白：进一步Co-IP等实验证实α-微管蛋白乙酰转移酶1（ATAT1）作为NAT10乳酸化的writer，促进KSHV裂解蛋白翻译和病毒再活化。
机制解析：具体来说，KSHV编码的多聚腺苷酸化核RNA（PAN）协调NAT10和ATAT1以增强NAT10的乳酸化，从而导致tRNASer-CGA-1-1ac4C修饰，最终促进KSHV的再活化。
图7 该研究模式图
5、思路总结
综上所述，该研究基于NAT10依赖性RNA ac4C修饰与病毒感染有关，和病毒感染过程中乳酸含量提升，提出科学假设。首先探索了NAT10依赖的RNA ac4C修饰对病毒感染的作用。进一步运用景杰生物提供的质谱技术和乳酸化泛抗体验证，鉴定到 ac4C调控酶NAT10在K290位点被ATAT1乳酸化，从而诱导tRNASer-CGA-1-1上的ac4C修饰，最终促进KSHV裂解转录本的翻译和再激活的作用机制。研究结果提示ac4C可能成为病毒感染性疾病的潜在治疗靶点。
景杰评述
RNA修饰与新型酰化修饰联合研究，有助于全面解析与疾病进展相关的分子机制，从而为疾病的诊断和治疗提供潜在的新靶点。以上2个案例采用了“修饰组学--蛋白”和“明星蛋白--修饰位点和功能”2种不同的研究思路，值得我们参考借鉴。
案例一：从疾病出发→新型修饰影响疾病进展→锁定到NAT10 Khib修饰→机制解析：NAT10 Khib修饰与ac4C修饰串扰共同调控疾病进展；
案例二：从疾病出发→NAT10影响疾病进展→单蛋白修饰位点鉴定到NAT10发生乳酸化→机制解析：NAT10 Kla修饰与ac4C串扰共同调控疾病进展。
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参考文献：
1. Liao L, et al. 2023. Lysine 2-hydroxyisobutyrylation of NAT10 promotes cancer metastasis in an ac4C-dependent manner. Cell Res.
2. Yan Q, et al. 2024. Lactylation of NAT10 promotes N4-acetylcytidine modification on tRNASer-CGA-1-1 to boost oncogenic DNA virus KSHV reactivation. Cell Death Differ.
来源：景杰生物