
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、细胞代谢物如果关系染色法质?
染色质修饰需要特定的代谢物作为“原料”或“调控因子”。提供表达配料的消化吸收物包括乳酸、乙酸、丙酸、丁酸等,可以作为组蛋白修饰的直接底物。前体排泄物如葡萄糖、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。调整呈现酶吸附性的代谢转化物如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。
这个排泄物的溶液浓度起伏几率收入于组织系产品的排泄、血液无限循环系统无限循环、领近组织系的分泌液,甚至发病情况下的排泄重编写程序,如癌组织系中的Warburg反应形成乳酸掌握。
图1 参与者固色质呈现的有关的新陈代谢物还有因素
02、组蛋清酰基化:
消化吸收物与dna表述的桥粱
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、三羧酸配置(TCA)和肌肉酸细胞代谢都能提供酰基化修饰的底物。直肠菌群产生的短链脂肪酸(如丁酸、丙酸)也能影响染色质修饰。支链核苷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DNA“启闭”
DNA的甲基化层度取决了人类基因组可不可以处在“提高”的情形。诸如,S-腺苷甲硫氨酸(SAM)是甲基化的关键所在供体,而αKG等排泄物则以至于去甲基化酶的催化化学活化。某个排泄系统异常会以至于DNA的甲基化的情形,以此与病症相关。诸如,肺部肿瘤细胞系中,IDH1/2变异会以至于2HG积淀,仰制去甲基化酶的催化化学活化,使人类基因组甲基化多,终极以至于肺部肿瘤的新况。生活中的甲硫氨酸、丝氨酸等菅养材质同时也能以至于DNA甲基化,提现了生活与表观基因的保持联系。
图2 代谢转化物陆续参与的染色剂质淡化
04、基础代谢物与着色质的
“双项调节管控”
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:组蛋白去乙酰化可降低乙酰-CoA,影响细胞的代谢状态。分泌酶可加入组织核,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、排泄-着色质互作的
生物学有何意义
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,靶点分解代谢环路: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。表观基因药材:如组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACi),已经被用于癌症治疗。饮食疗法应对: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“乳硝化作用修饰语+乳酸靶向药物代谢转化”、“棕榈酰化体现+棕榈酸靶向药物代谢率”、“衣康硝化作用修饰语+衣康酸靶向治疗代谢转化”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,成功开发了衣康酸性反应、血清素化淡化等新淡化组学拜谱生物,助力突破技术边界,探索更多修饰领域。欢迎咨询!
符合医学文献:
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