乳酸化修饰已成为国自然关注的热点，下面我们将从背景介绍、研究手段、方法、结果分析等角度深入解析这一主题。
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【背景介绍】乳酸化修饰是什么？
乳酸化修饰是一种常见的蛋白质翻译后修饰过程，涉及到一个乳酸基团与蛋白质上的特定氨基酸残基（通常是赖氨酸残基）形成共价键。这种修饰可以影响蛋白质的功能、稳定性、互作网络以及其它生物化学特性。下面，我将详细介绍乳酸化修饰的概念、原理和机制。
概念
乳酸化修饰（Lactylation）是指乳酸分子与蛋白质上的赖氨酸残基通过一个酰胺键结合，形成乳酸化赖氨酸（Kla）。这种修饰最初在研究细胞如何响应代谢变化和炎症时被发现。乳酸不仅是代谢过程中的一个中间产物，也是细胞信号传递的一个关键分子。
原理与机制
1) 代谢产生乳酸：在正常和逆境（如低氧）条件下，细胞通过糖酵解产生能量，生成乳酸作为副产品。在某些条件下，例如在激烈的运动后或肿瘤微环境中，乳酸的浓度显著增高。
2) 乳酸的信号作用：高浓度的乳酸不仅是代谢活动的标志，也可以通过乳酸化修饰作为信号分子参与调控基因表达和细胞行为。
3) 乳酸化修饰的执行：乳酸可以与蛋白质上的赖氨酸残基发生反应，形成乳酸化赖氨酸。这一过程主要通过酶介导的转移反应进行，涉及特定的乳酸转移酶，这些酶将乳酸作为一个乙酰基团供体，添加到赖氨酸残基上。
4) 生物学影响：乳酸化可以改变蛋白质的电荷、三维结构和分子间相互作用，进而影响蛋白质的功能和细胞内的信号通路。例如，在免疫细胞中，乳酸化修饰可以增强其抗炎性能，调节免疫反应。
研究意义和应用
乳酸化修饰的研究有助于理解细胞如何感知和响应其代谢状态及微环境变化，特别是在疾病状态下，如癌症和慢性炎症。了解这种修饰的具体机制可能为开发新的治疗方法提供靶点，例如通过调控乳酸化修饰来影响肿瘤细胞的行为或调节免疫细胞的功能。
乳酸化修饰还在许多其他生物学过程中扮演角色，包括细胞周期控制、细胞死亡和组织再生，因此对于基础科学研究及其临床应用均
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【研究手段与方法】乳酸化修饰如何研究？
乳酸化修饰的研究涉及多种技术手段和检测指标，以解析其复杂的生化途径和调控机制。以下是一些关键的研究方法和技术：
1. 质谱分析（Mass Spectrometry, MS）
质谱是检测蛋白质翻译后修饰的最强大工具之一，乳酸化修饰也不例外。通过使用特定的酶（如胰蛋白酶）消化蛋白质，质谱可以精确地鉴定乳酸化发生在哪个赖氨酸残基上。此外，定量质谱技术（如标记与非标记的定量方法）可以用来比较不同样本间乳酸化水平的变化。
2. 抗体特异性检测
特异性抗体是生物学研究中常用的工具，用于检测特定的蛋白质和修饰。对于乳酸化赖氨酸的检测，开发了特异性的抗体，可以通过免疫印迹（Western blot）、免疫荧光和免疫组织化学等方法来识别和定位乳酸化修饰的蛋白质。
3. 亲和层析
亲和层析是一种利用亲和物质（如特异性抗体或其他结合分子）分离特定蛋白质或修饰的技术。通过将乳酸化特异性抗体固定在固相介质上，可以从复杂的样本中富集乳酸化修饰的蛋白质，从而提高检测的灵敏度和特异性。
4. 酶联免疫吸附试验（ELISA）
ELISA是一种快速、灵敏的方法，常用于检测和定量抗原、抗体或其他生物标志物。针对乳酸化修饰，可以设计特异性的ELISA试验，通过利用乳酸化特异性抗体来检测和定量乳酸化蛋白质。
5. 转录组和蛋白质组分析
虽然这些方法本身不直接检测乳酸化修饰，但它们可以用来分析乳酸化修饰对细胞转录和蛋白质表达的影响。通过比较正常与乳酸化改变的细胞状态，可以推断乳酸化修饰在生物学过程中的角色。
6. 结构生物学方法
X射线晶体学和核磁共振（NMR）光谱学可以用来研究乳酸化修饰对蛋白质结构的影响。这些信息对理解乳酸化如何改变蛋白质功能和相互作用具有重要意义。
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【结果分析】乳酸化修饰实验结果怎么看？
下面我们来举2个例子带大家一键看懂乳酸化修饰实验结果。
1. 免疫荧光染色显示OIR小鼠视网膜小胶质细胞中的乳酸化上调。
（PMID：37085894，《Genome Biology》，中科院一区，IF：10.1）
Iba1（红色）：标记小胶质细胞，一种免疫细胞，在神经组织中活跃。
Pan Kla（绿色）：表示乳酸化的赖氨酸残基，反映乳酸化水平。
Merge（红色与绿色叠加）：显示两种标记的空间关联。
图像分析如下
1. 正常P17小鼠
红色信号：显示正常条件下的小胶质细胞分布。
绿色信号：乳酸化水平相对较低，表明在正常生理条件下，乳酸产生和累积较少。
合并图像：红色和绿色信号的重叠较少，显示乳酸化修饰在正常小胶质细胞中不是特别显著。
2. 氧气诱导视网膜病变（OIR）P17小鼠
红色信号：显示OIR条件下的小胶质细胞反应性增强，细胞数量和形态均有所改变。
绿色信号：乳酸化修饰明显增强，尤其是在小胶质细胞集中的区域，表明在病理条件下乳酸的产生和积累显著增加。
合并图像：红色与绿色信号的重叠更加频繁和广泛，显示乳酸化修饰与小胶质细胞的活化紧密相关。
2. LC-MS/MS分析显示了METTL16-K229乳酸化位点。
（PMID：37863889，《Nature Communications》，中科院一区，IF：14.7）
图像分析如下
主要特征识别：
m/z（质荷比）：图中的横坐标显示质荷比（m/z），这是质谱分析中用来区分不同离子的一个关键参数。
相对强度：纵坐标表示相对强度（百分比），用于显示每个离子信号的强度。
肽段序列标注：
肽段序列：图中显示了METTL16蛋白的部分氨基酸序列，其中“K”代表赖氨酸，而“K229”是乳酸化的特定位置。
b和y离子系列：b系列和y系列是在肽链碎片化过程中产生的两种主要类型的离子。b系列离子从肽链的N-端开始计数，而y系列离子从C-端开始计数。
b离子（绿色标记）：显示肽段从N-端至断裂点的部分。
y离子（橙色标记）：显示肽段从C-端至断裂点的部分。
肽段中的乳酸化修饰位点：“K229”位点的乳酸化修饰通过离子峰的改变体现出来，这些峰在乳酸化的K残基处具有特定的质荷比增加。
质荷比（m/z）和强度的特定峰：
研究乳酸化位点的特定峰，这些峰由于乳酸基团的加入而具有不同的m/z值。乳酸化增加了赖氨酸残基的质量，从而改变了相关肽段的m/z比例。
结论
这张质谱图显示了乳酸化修饰在K229位点的存在，通过肽段的b和y系列离子的识别确认了这一修饰。
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【国自然中标统计】乳酸化修饰热度如何？
2023年医学科学部“乳酸化修饰”中标项目107个，已成为一大热点。
总而言之，乳酸化修饰作为一种重要的蛋白质翻译后修饰方式，已逐渐成为细胞代谢、炎症响应和疾病进程中的关键调控机制。未来的研究将进一步揭示乳酸化修饰如何影响蛋白质功能及其在复杂生物过程中的作用，为发现新的疾病治疗靶点和制定更有效的临床干预策略提供理论基础和实验依据。这不仅有助于深化我们对细胞内环境变化的理解，还可能开启针对重大疾病，如癌症和慢性炎症等的新治疗方法。
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