摘要：组蛋白翻译后修饰是表观遗传调控的核心机制之一，它们影响基因表达、代谢和染色质结构，在多种疾病的发生和发展中也起着至关重要的作用。组蛋白修饰的动态变化主要涉及三类调控酶：写入酶（writers）和擦除酶（erasers）、识别酶（readers），它们分别负责在

组蛋白翻译后修饰是表观遗传调控的核心机制之一，它们影响基因表达、代谢和染色质结构，在多种疾病的发生和发展中也起着至关重要的作用。组蛋白修饰的动态变化主要涉及三类调控酶：写入酶（writers）和擦除酶（erasers）、识别酶（readers），它们分别负责在组蛋白上添加新的化学修饰基团、去除已有的修饰基团、识别并结合组蛋白上特定的化学修饰基团，从而招募其他蛋白结合染色质。这些酶的活性对于维持染色质状态以及对基因表达模式的适应性调节至关重要。

值得一提的是，探究修饰酶系统对于阐述新型酰化修饰的机理和功能尤其重要，也是新型酰化修饰的一大重要研究方向。近期，天津医科大学张锴教授团队及其合作者再次取得突破，成功鉴定出乳酸化和β-羟基丁酰化的特异性“readers”，及其调控肿瘤进展的机制。下面，我们将以这两篇研究为例，为大家详细展开修饰酶调控的研究方法和策略，期望对您的科研思路有所启发。

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NAR | ENL作为组蛋白H3K9bhb reader调控基因转录，促进肝细胞癌进展

文章标题：ENL reads histone β-hydroxybutyrylation to modulate gene transcription

发表期刊：Nucleic Acids Research（IF=16.6）

景杰生物为该研究提供了β-羟基丁酰化修饰抗体支持。

β-羟基丁酰化（Kbhb）与酮体代谢、基因转录等密切联系，但由于Kbhb的独特结构，传统的组蛋白reader可能很难识别组蛋白的Kbhb修饰，因此Kbhb的reader迄今为止仍不明确。

研究团队开发了H3K9bhb探针并结合蛋白质组学技术鉴定出H3K9bhb的结合蛋白，并从结果中进一步聚焦了与染色质结合相关的四个目标蛋白（ZNF787、TFCP2、ENL和GTF2H4）。结构域分析结果表明只有ENL具有与组蛋白酰化修饰结合的结构模块，因此推测H3K9bhb标记可能被ENL识别，并利用PRM和WB实验进一步证实了H3K9bhb与ENL之间的互作。

此外，研究团队还利用ITC (等温滴定量热法)、pulldown、分子对接、免疫荧光、点突变等实验确定了ENL识别H3K9bhb的关键结构域YEATS以及关键氨基酸残基，进一步揭示了H3K9bhb与ENL的具体结合机制。

图1 利用化学蛋白质组学方法鉴定ENL为H3K9bhb结合蛋白

进一步，研究发现HCC中ENL显著上调，且ENL的高表达水平与患者较短的总生存期有关，因此ENL可能通过识别H3K9bhb来调节基因转录，从而促进HCC细胞的进展。为进一步验证这一猜想，研究者进行了CUT&Tag检测，发现H3K9bhb和ENL在转录起始位点（TSS）及其邻近区域富集，表明ENL可能与H3K9bhb共同调控基因转录，且这一过程依赖于YEATS结构域。此外，在H3K9bhb-ENL富集的基因（如MYC）上发现H3K9ac标记，表明组蛋白乙酰化对H3K9bhb调控基因转录过程可能有协同效应。

结合转录组以及细胞增殖等实验结果，研究团队证实了ENL通过其YEATS结构域在基因启动子处识别H3K9bhb，并招募其他转录因子至染色质，以促进MYC等对细胞增殖和肿瘤发生至关重要的基因表达。

图2 通过CUT&Tag分析，ENL与H3K9bhb在整个基因组中共定位

综上所述，该研究利用化学蛋白组学方法确定了ENL是H3K9bhb的“reader”。为了进一步揭示其生物学意义，该研究结合临床数据发现ENL与HCC进展相关，并利用CUT&Tag等结果证明ENL与H3K9bhb共同调控相关基因转录，从而进一步影响细胞增殖和肿瘤发生过程，为理解组蛋白β-羟基丁酰化在转录调控和肿瘤进展中的作用提供了新的见解。

图3 H3K9bhb将ENL招募到染色质上，并在基因启动子处与之结合以促进转录

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PNAS | DPF2作为组蛋白H3K14la reader调控基因转录，促进宫颈癌进展

文章标题：DPF2 reads histone lactylation to drive transcription and tumorigenesis

发表期刊：PANS（IF=9.4）

景杰生物为该研究提供了乳酸化泛抗体、系列组蛋白位点特异性乳酸化/乙酰化修饰抗体支持。

组蛋白乳酸化（Kla）参与转录、代谢等重要生命活动，并在肿瘤和免疫等方面发挥重要调控作用。然而，其特异性识别蛋白（readers）尚不明确，阻碍了组蛋白Kla调控机制的进一步探索。

研究团队首先通过GEPIA分析发现糖酵解相关酶LDH和PKM在宫颈癌中表达显著上调，提示宫颈癌中存在代谢重编程。此外，LDH的高表达与预后呈负相关，且LDH抑制剂显著抑制细胞增殖，表明乳酸水平增加可能与宫颈癌进展相关。随后，团队利用景杰生物提供的乳酸化修饰抗体和质谱进行验证，发现乳酸浓度是Kla水平的直接决定因素，尤其影响H3K14la水平，并可能导致宫颈癌的发生发展。

图4 组蛋白乳酸化与细胞增殖和肿瘤发生有关

研究团队开发了H3K14la探针并结合蛋白质组学技术鉴定出了H3K14la的结合蛋白，并在转录相关的候选蛋白中筛选出DPF（BAF复合体亚基之一）为H3K14la潜在“reader”。

ITC (等温滴定量热法)、分子对接以及位点突变等实验证实了DPF2与H3K14la存在直接相互作用。免疫荧光和位点突变等实验证明了细胞内DPF2与H3K14la通过关键结构域发生互作。重要的是，研究还通过免疫沉淀、免疫荧光等实验证实了DPF2与细胞中的H3K14la有关。

图5 多价光亲和探针鉴定DPF2为H3K14la靶标

为进一步探究DPF2结合H3K14la的生物学意义，研究者进行了CUT&Tag检测，发现H3K14la和DPF2在转录起始位点（TSS）及其邻近区域富集，表明DPF2可能与H3K14la共同调控基因转录，且这一过程依赖于DPF结构域以及BAF复合体。随后研究者结合转录组以及细胞增殖等实验进一步证实了DPF2通过识别H3K14la促进与肿瘤发生相关基因的表达，从而导致肿瘤细胞增殖。

图6 DPF2与H3K14la在基因组中共同定位，调控基因转录

综上所述，该研究运用景杰生物提供的乳酸化和乙酰化抗体，确定了宫颈癌中代谢重编程所导致的乳酸水平上调，通过H3K14la水平升高来介导宫颈癌的发生发展。此外，研究还通过化学蛋白组学方法确定了DPF2是H3K14la的“reader”。最后，研究利用CUT&Tag技术从表观遗传角度深入解析了DPF2介导H3K14la对肿瘤进展的影响，为理解组蛋白乳酸化在转录调控和肿瘤发生中的作用提供了新的见解。

图7 DPF2被招募到H3k14la标记的染色质上的基因启动子，从而驱动癌基因的表达

值得一提的是，此前天津医科大学张锴教授团队在新型酰化修饰及其调控酶的研究领域中已发表了多项研究成果，如：

这两篇研究成果的发表再次为新型修饰调控酶的研究提供了经典范例，也拓宽了我们对乳酸化和β-羟基丁酰化修饰功能的理解。

景杰评述

识别PTMs的关键调控元件，如“writers”、“erasers”和“readers”，对于理解它们的功能及其调控疾病进展机制至关重要，也是新型修饰研究领域的重要研究方向。这两篇研究是对乳酸化和β-羟基丁酰化修饰reader的重要补充。由此我们可以总结出新型修饰调控酶研究的一个关键思路：

表型观察：组蛋白修饰与疾病状态存在关联→reader蛋白鉴定：蛋白质组学方法筛选与组蛋白修饰直接相互作用的reader蛋白→作用机制解析：组蛋白修饰与reader蛋白互作的验证+CUT&Tag、转录组等技术解析reader蛋白如何通过识别组蛋白修饰来调控基因表达→功能解析：分析reader蛋白的表达与患者预后的关系，评估其在疾病中的临床意义

此外，研究中还发现组蛋白乙酰化对H3K9bhb调控基因转录过程可能有协同效应，那么两种修饰之间的具体PTM Crosstalk（翻译后修饰串扰）机制，是否还有其他修饰参与调控，是否有其他调控酶影响这一过程，这些未来都值得深入探讨。

景杰生物作为新型酰化研究的领跑者，提供“从WB预筛选，新型酰化修饰组学分析，到运用丰富的酰化修饰位点特异性抗体进行功能验证，再到后续的CUT&Tag分析”等全流程服务。景杰生物PTMab抗体产品具有高特异性、高亲和力、高批间一致性等优势，其应用也多次见刊于Cell、 Nature、 Science等国际顶尖杂志。如果您想了解景杰生物研究产品和服务的更多信息，可咨询景杰生物销售工程师、或拨打科服热线400-100-1145。

参考文献：

1. Chen C, et al. 2024. ENL reads histone β-hydroxybutyrylation to modulate gene transcription. Nucleic Acids Res.

2. Zhai G, et al. 2024. DPF2 reads histone lactylation to drive transcription and tumorigenesis. Proc Natl Acad Sci U S A.

来源：景杰生物