全球首发 | D-乳酸化修饰解码生命奥秘，乳酸化修饰疆土再开拓

学术 2024-09-24 19:05 浙江

赖氨酸乳酸化修饰，自2019年在Nature杂志上首次报道之后，便因其在调控多种生理和病理过程中的潜在作用而受到广泛关注。近期，乳酸化修饰的发现者，芝加哥大学赵英明教授团队基于景杰生物自研抗体，结合分析化学和质谱方法成功区分了L-赖氨酸乳酸化（K_L-la）、D-赖氨酸乳酸化（K_D-la）和N-ε赖氨酸（羧乙基）乳酸化（K_ce）三种修饰异构体（Nat Chem Biol | 芝加哥大学赵英明团队揭示L-乳酸化是最主要的乳酸化修饰）。

图1 乳酸化修饰的三种类型

其中赖氨酸L-乳酸化（K_L-la）作为糖酵解和Warburg效应的主要应答者，已发现广泛存在于机体的各个组织器官中并扮演重要角色。截至目前，大量学者通过与景杰生物合作，相关研究在肿瘤、心血管疾病、脑部疾病等领域多点开花，IF>10分的论文已累计发表90余篇，充分体现了L-乳酸化修饰研究的重要性和创新性。

值得注意的是，既往研究更多集中在K_L-la，而K_D-la相关研究仍存在较大空白。通过调研发现K_D-la的原料为D-乳酸（乳酸的一种同分异构体），在机体内主要由各类微生物菌群通过磷酸烯醇丙酮酸羧化酶途径、戊糖磷酸途径和糖酵解途径代谢产生。值得一提的是，D-乳酸代谢异常与多种疾病的发生发展密切相关，如短肠综合征、急性神经损伤、肝细胞癌的免疫抑制性肿瘤微环境。总之，K_D-la修饰在肠道疾病、脑部疾病、肿瘤等疾病中存在重要作用。

01 D-乳酸化修饰的“守正出新”

目前针对乳酸化修饰的研究缺少对K_D-la与K_L-la的区分，因此针对K_D-la与K_L-la 的分析根据D-乳酸和L-乳酸的异同点展开。

1.结构：D-乳酸和L-乳酸是乳酸的两种同分异构体，费歇尔投影图中，D-乳酸手性碳原子上的羟基位于右侧而L-乳酸的羟基位于左侧，这使得他们参与的乳酸化修饰也产生了类似的结构差异，分别生成K_D-la与K_L-la。

2.来源：L-乳酸的主要来源是人体正常代谢，而D-乳酸有区别于L-乳酸的多种来源：

机体代谢：在正常情况下，人体主要通过糖酵解途径产生L-乳酸，然而，在代谢疾病（糖尿病，神经退行性疾病）中，乙二醛酶相关酶表达增加导致D-乳酸代谢增加。
细菌产生：D-乳酸是某些细菌代谢的产物。在丰富葡萄糖和厌氧条件下，D-乳酸在机体内由各类乳酸菌通过糖酵解途径代谢产生；此外，大肠杆菌和枯草芽孢杆菌可通过戍糖磷酸途径、磷酸烯醇丙酮酸羧化酶途径产生D-乳酸。

3. 催化特异性：参与乳酸代谢的酶通常对D-乳酸和L-乳酸具有特异性，这意味着D-乳酸和L-乳酸生成受到不同蛋白的调控，进而促进样本受到不同的乳酸化修饰。

02 D-乳酸化修饰组学产品特色

高效能10X Proteomics平台助力

景杰生物作为蛋白质组学驱动精准医学的领军企业，率先推出高深度的10X Proteomics技术，实现蛋白质组的高深度覆盖，并将其应用于乳酸化修饰组学，D-乳酸化修饰组学的开发对L-乳酸化修饰的应用场景进行横向扩展，显著拓展了乳酸化修饰组学的研究方向，助力深入理解乳酸化修饰功能。

独家富集-重组D-乳酸化修饰抗体

抗体是翻译后修饰研究的重要工具，景杰生物已全面提供D-/L-乳酸化修饰泛抗体，并进行了严苛的特异性验证，可以精准识别对应的修饰，更加真实、精确地揭示D-/L-乳酸化修饰的相关功能与分子机制。

图2 D-乳酸化修饰抗体与其他酰化修饰及其同分异构体不存在交叉结合

更高定量深度助力

我们对多种组织和细胞进行D-乳酸化蛋白质组学分析，HeLa细胞的D-乳酸化修饰检测深度近1500，小鼠肝脏和多种肿瘤组织的D-乳酸化修饰检测深度均超1000，颠覆了目前D-乳酸化修饰的深度认知！

D-乳酸衍生化检测

由于无法分离携带K_L-la和K_D-la的常规肽段，因此本技术基于LC-MS，对肽段引入额外的手性化学基团（扩大异构体在立体化学上的差异），进行手性衍生化反应（广泛用于区分手性分子并确定其立体构型），以改变肽段的热稳定性和质谱行为，增强携带K_L-la和K_D-la的肽段分离，提高信号响应！

全流程一站式服务

基于景杰生物自主研发的高品质抗体以及行业领先的分析平台，实现D-/L-乳酸化修饰泛抗体WB修饰筛选→高深度D-/L-乳酸化修饰检测→专属生信分析→位点特异性抗体定制→CUT&Tag分析的全流程服务，更省心！

03 高分应用场景预测

D-乳酸与疾病发生机制研究

临床观察结果指出，D-乳酸代谢异常与多种疾病发生发展密切相关。D-乳酸在多种癌症中表现出显著的分泌上调，并在调控癌细胞铁死亡及巨噬细胞方面发挥重要作用；此外，在脑部、肠道和肝脏等重要器官疾病中均出现D-乳酸代谢紊乱的现象。因此，分析以D-乳酸为基础的D-乳酸化修饰有助于探究多种疾病发生发展的分子机制。北京大学詹启敏课题组在“Signal Transduct Target Ther”上发表了重要成果，研究证明CDK7介导的S127和S397位点的核YAP特异性磷酸化促进LDHD转录以驱动线粒体中的D-乳酸分解代谢，保护食管鳞癌细胞免受D-乳酸诱导的铁死亡并产生丙酮酸，进而驱动了肿瘤干细胞的干性相关特征。吉林大学郭建峰课题组在“Sci Adv”发表重要科研成果，研究指出D-乳酸可作为一种内源性的免疫调节剂，通过与Toll样受体2和/或Toll样受体9相互作用，诱导PI3K/Akt通路的抑制和NF-κB通路的激活，调节巨噬细胞极化，将M2型巨噬细胞转化为M1型巨噬细胞，并重塑肝细胞癌的免疫抑制性免疫微环境（TME）。以上线索提示，D-乳酸化修饰在肠道疾病、脑部疾病、肿瘤等疾病中存在重要作用。

Signal Transduct Target Ther | D-乳酸诱导ESCC细胞铁死亡

Sci Adv | D-乳酸参与重塑肝细胞癌的免疫抑制性免疫微环境

肠道菌群调控的D-乳酸代谢

肠道菌群是人体内一种复杂的微生物群落，能够通过发酵过程产生乳酸。在正常生理状态下，肠道菌群产生的有限的D-乳酸可以维持肠道酸性环境，增强肠道屏障功能。但由于肠道菌群的功能紊乱造成D-乳酸生成异常，进而引发多种疾病发生。卡尔加里大学的Kathy D McCoy 研究团队在“Cell Host Microbe”发表了重大成果，研究证明来自肠道菌群的D-乳酸可以通过门静脉进入肝脏，改变肝脏Kupffer细胞的形态和大小，增强其对病原体的捕获和杀伤能力。抗生素破坏肠道菌群会导致病原体清除失败和病毒感染，而向小鼠注射纯化D-乳酸盐或定植产生D-乳酸盐的共生菌，可恢复Kupffer细胞对病原体的清除能力。这表明肠道菌群通过D-乳酸编程了一种血管内免疫防火墙。加利福尼亚大学的Craig Petersen教授指出，短肠综合征患者体内由于消化不良导致的残留易发酵碳水化合物被肠道菌群发酵，产生大量有机酸，从而降低结肠pH值，并促使耐酸性和产D-乳酸细菌（如发酵乳杆菌、双歧杆菌和链球菌）的生长。过量的D-乳酸进入血液，最终引发D-乳酸中毒，导致神经疾病发生。

Cell Host Microbe | 肠道菌群生成D-乳酸维持upffer细胞防御能力

Nutr Clin Pract | 肠道菌群紊乱下D-乳酸调控神经系统疾病发生机制

糖酵解途径L-/D-乳酸化修饰差异

乳酸化修饰与糖酵解过程中产生的L-乳酸密切相关，在细胞代谢和基因表达调控之间起到桥梁作用，而D-乳酸在糖酵解途径中表现出与L-乳酸差异的反应，D-乳酸化修饰组学可详细分析糖酵解过程中的D-乳酸调控方式，更好地阐释疾病发展机制。芝加哥大学赵英明教授课题组与北京大学生命科学学院及北大-清华生命科学联合中心张迪研究员、四川大学戴伦治教授、以及威斯康星大学李灵军教授课题组证明在糖酵解途径中，K_L-la以剂量依赖的方式受葡萄糖调控，而K_D-la对葡萄糖浓度变化基本没有反应；烯醇化酶抑制剂以剂量依赖的方式降低了总体K_D-la水平，而K_L-la水平升高。证明K_L-la和K_D-la可能存在完全不同甚至相反的调控机制。景杰生物为该研究提供了K_L-la、K_D-la和K_ce特异性单克隆抗体。总之，D-乳酸化修饰组学有望对L-乳酸化修饰为主的糖酵解途径的调控机制做出新的解释。

Na‍t Chem Biol | 揭示L-乳酸化是最主要的乳酸化修饰

作为全球首家研发和上市乳酸化修饰抗体的公司，景杰生物基于自持的全流程高精密仪器和高特异性抗体，可实现高精度、高深度的一站式乳酸化修饰组检测。此次，景杰生物全球首发D-乳酸化修饰组学技术，并同步开展羧乙基化修饰组学（K_ce）及这两种修饰的WB预筛选，为深入理解乳酸化修饰的功能及其调控机制提供重要依据，阐明生理或疾病过程中的关键步骤，从而在指导靶向药物设计、疾病治疗等方面创造无限可能。

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景杰生物作为修饰组学领域的领跑者，拥有多种修饰抗体和修饰组学质谱检测服务。如果您想了解相关产品和服务的更多信息，请扫描下方二维码填写合作咨询表单、或咨询景杰生物销售工程师、或拨打科服热线400-100-1145。如有转载、投稿等其他合作需求，请在文章下方留言，或添加微信ptm-market咨询。

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