作者：利妙红/二呆姐姐
在运动过后，你是否感受到肌肉的酸痛？这部分归咎于乳酸的积累。长期以来，乳酸被认为是无氧糖酵解的副产品，是一种需要尽快清除的“废物”。
然而，随着研究的深入，科学家们发现乳酸远不止于此。它不仅是能量代谢的重要参与者，在细胞信号传导、免疫调节乃至癌症发展过程中也扮演着重要角色。
乳酸的“前世今生”
乳酸是糖酵解过程中的一种中间产物，也是能量代谢的一个重要环节。谷氨酰胺代谢生成的α-酮戊二酸也可在LDH的作用下被还原为乳酸。
乳酸的产生通常与细胞的能量需求和环境条件有关。在正常情况下，产生的乳酸会被迅速清除或再利用，乳酸可以被一些组织（如心脏和肝脏）利用作为能量来源。
然而，在疾病状态下，如心肌梗死、休克或某些代谢障碍中，乳酸的产生也可能增多，导致乳酸性酸中毒。目前，乳酸在临床上主要用作疾病诊断、预后和疗效评价的指标。
近年来，“乳酸穿梭理论”提出乳酸是一种活跃的代谢中间体，它可以通过单羧酸转运蛋白在细胞、组织和器官之间有效地运输和利用。
这一理论强调了乳酸在能量代谢中的重要作用，并将其视为一种信号分子，参与调节多种生理和病理过程，包括调节能量代谢、免疫反应、伤口愈合和肿瘤进展。
乳酸化修饰是什么？
2019年乳酸化修饰的发现拓宽了我们对于乳酸信号传导的理解。乳酸可被催化生成Lactyl-CoA，将乳酸基团转移到组蛋白和非组蛋白的赖氨酸残基上。
同其他蛋白质翻译后修饰一样，乳酸化也可能调控着蛋白质的功能、定位、稳定性、相互作用和细胞内信号传导途径。
乳酸化的早期研究多聚焦于组蛋白上发生的乳酸化修饰，组蛋白乳酸化可以改变染色质的紧密程度，影响基因的可及性和转录活性，促进或抑制特定基因的表达，进而影响细胞的功能和分化状态。
随着研究的深入，越来越多的证据表明，乳酸化不仅限于组蛋白，还广泛存在于其他类型的蛋白质上，包括转录因子、信号传导蛋白以及其他调控蛋白。
今年发表在Cell新研究揭示了非组蛋白乳酸化的重要生物学意义，乳酸化可以阻断抑癌转录因子P53与DNA启动子的结合位点，进而导致其不能激活下游抑癌通路。
而另一篇Nature研究提示NBS1蛋白乳酸化修饰促进DNA损伤修复及化疗耐药，导致临床预后不良。
乳酸化的研究方法概览
1
质谱分析 (Mass Spectrometry, MS)
（示例图）
此外，还可以结合乳酸化修饰蛋白组学技术对特定体系和生理过程中的组织样本进行检测。
例如以下文章中通过对小鼠健康和心衰心脏进行质谱和乳酸化修饰蛋白组学分析筛选出候选基因和关键乳酸化修饰位点，这是探索非组蛋白乳酸化修饰的重要方式。
（示例图）
此外，也可以对目标基因干预后的样本进行乳酸化修饰蛋白组学检测，以探索目标分子对于乳酸化修饰组的影响以及背后机制。
2
抗体特异性识别
通过使用特异性识别乳酸化修饰的抗体，研究人员可以检测和定位乳酸化修饰的蛋白质，并分析特定蛋白质或组蛋白的乳酸化水平。
（示例图）
（示例图）
3
生物化学方法
通常情况下，除了检测乳酸化水平，还会常规通过分光光度计或酶标仪测定样本的乳酸水平，可以用于检测细胞上清、细胞裂解物、组织裂解物、尿液、血清、血浆等样本中的乳酸含量。
4
功能验证
找到关键的乳酸化修饰蛋白及位点后，就要进行功能验证。一般研究会用到补充乳酸盐（NALA）或葡萄糖，或添加乳酸化抑制剂（LDHAi）处理，以观察乳酸化对功能的影响。对于非组蛋白的研究，还需要构建过表达乳酸化位点突变体的细胞株进行验证。
（示例图）
此外，还可以通过基因编辑技术或RNAi的方法沉默乳酸化相关酶（如P300）的表达，阻断乳酸化进程，观察乳酸化的调节作用。
5
机制研究
CUT&Tag 可以精确地定位组蛋白乳酸化位点如 H3K18la，进而研究其对基因表达的影响。
除了组蛋白外，某些转录因子也可能发生乳酸化修饰。通过 CUT&Tag 分析这些转录因子的结合位点，可以揭示乳酸化对其功能的影响。
参考文献
1.Lactate metabolism in human health and disease. Signal Transduct Target Ther. 2022 Sep 1;7(1):305.
2.Lactate and lactylation in cardiovascular diseases: current progress and future perspectives. Metabolism. 2024 Jun 20;158:155957.
3.α-myosin heavy chain lactylation maintains sarcomeric structure and function and alleviates the development of heart failure. Cell Res. 2023 Sep;33(9):679-698.
小黑屋作者简介
利妙红/二呆姐姐
中山大学附属第一医院心内科研究生在读，主要围绕代谢性心血管疾病进行相关研究。
图片：网络（侵删）
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