
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、分解物如此影响力印染质?
染色质修饰需要特定的代谢物作为“原料”或“调控因子”。提供体现原材料的分泌物包括乳酸、乙酸、丙酸、丁酸等,可以作为组蛋白修饰的直接底物。前体代谢转化物如葡萄糖、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。调空遮盖酶化学活化的细胞代谢物如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。
他们组织代谢率转化物的浓度值变化几率来源自于于组织自身的的组织代谢率转化、血夜反复、领近组织的分秘,或是疾病症状状态下下的组织代谢率转化重编程学习,如癌组织中的Warburg不确定性诱发乳酸掌握。
图1 进入染色的质呈现的想关排泄物以至于种类
02、组核蛋白酰基化:
分解代谢物与表观遗传体现的铁路桥梁
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、三羧酸间歇(TCA)和皮脂酸代谢转化都能提供酰基化修饰的底物。消化道菌群产生的短链脂肪酸(如丁酸、丙酸)也能影响染色质修饰。支链有机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:
控制表观遗传“旋转开关”
DNA的甲基化能力来决定了基因基因组能不正处在“促活”阶段。举例子,S-腺苷甲硫氨酸(SAM)是甲基化的关键点供体,而αKG等上皮细胞消化吸收物则决定去甲基化酶的催化特异性。某一些上皮细胞消化吸收越来越会决定DNA的甲基化阶段,可以与的疾病相应的。举例子,癌上皮细胞中,IDH1/2甲基化会促使2HG沉积,抑制性去甲基化酶的催化特异性,使基因基因组甲基化加剧,从而决定肉瘤的重大进展。饮食文化膳食纤维中的甲硫氨酸、丝氨酸等膳食纤维化合物也是可以决定DNA甲基化,衡量了饮食文化膳食纤维与表观基因的连接。
图2 细胞代谢物参与性的复染质表达
04、消化吸收物与染色的质的
“双边改善”
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:组蛋白去乙酰化可缓解压力乙酰-CoA,影响细胞的代谢状态。代谢转化酶可渗入组织核,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、代谢率-着色质互作的
医学专业效果
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,靶点细胞代谢径路: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。表观基因遗传药物治疗:如组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACi),已经被用于癌症治疗。饮食搭配认知:通过调整营养摄入,影响代谢状态,进而调控基因表达。
06、拜谱个人心得体会
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“乳硝化作用装饰+乳酸靶向药物分解”、“棕榈酰化体现+棕榈酸靶向药物产生”、“衣康硝化作用遮盖+衣康酸靶向治疗消化吸收”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,成功开发了衣康硝化作用、血清素化遮盖等新遮盖组学拜谱生物,助力突破技术边界,探索更多修饰领域。欢迎咨询!
参考使用文献综述:
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