代谢重编程是肿瘤发生和进展的标志，葡萄糖代谢的改变起着核心作用。这种转变使肿瘤细胞能够快速获取能量并产生必需的代谢中间体，从而支持增强生长。尽管具有重要意义，但肿瘤细胞上调糖酵解的机制仍不够了解。

近日，南京医科大学第一附属医院王学浩院士团队在Cancer Letters上发表了“O-GlcNAcylation of YBX1 drives a glycolysis-histone lactylation feedback loop in hepatocellular carcinoma”的研究论文。该研究建立了一个涉及YBX1糖酵解和H3K18乳酸化的正反馈循环，从而加速了HCC的进展。破坏这种反馈循环可能为HCC提供一种新的治疗策略。拜谱生物为该研究提供了转录组测序，蛋白互作组和靶向能量代谢检测分析服务。

英文标题：O-GlcNAcylation of YBX1 drives a glycolysis-histone lactylation feedback loop in hepatocellular carcinoma（Cancer Letters IF:10.1）

中文标题：YBX1的O-乙酰葡糖胺化修饰驱动肝细胞癌中糖酵解-组蛋白乳酸化反馈环路

客户单位：南京医科大学

研究材料：细胞

拜谱提供服务：转录组测序+蛋白互作组+靶向能量代谢组

技术路线：

研究结果

01、YBX1被鉴定为HCC中糖酵解的关键基因

本研究采集HCC肿瘤样本（n=7）的单细胞RNA测序数据集进行分析，发现糖酵解活性主要集中在肿瘤细胞中，hdWGCNA分析识别出9个基因模块（图1A-G）。TCGA-LIHC队列的生存分析确定YBX1为独立生存风险因素（图1H）。进一步结合IHC、WB实验和肿瘤组织与邻近非肿瘤组织的空间转录组学数据集证实YBX1是肝细胞癌治疗的潜在靶点（图1I-K）。

图1：YBX1被确定为调节HCC细胞糖酵解的关键因素

02、YBX1促进HCC中的有氧糖酵解和增殖

为了研究YBX1在调控HCC糖酵解中的作用。构建YBX1敲低细胞系，靶向能量代谢组学检测，敲低后糖酵解途径的几个关键中间体显著减少，三羧酸（TCA）循环中间体的水平也降低了（图2A-D）；结合葡萄糖碳示踪法、细胞外酸化率检测等实验证实YBX1敲低后，糖酵解活性受损，葡萄糖摄取和乳酸分泌减少，抑制HCC细胞增殖（图2E-K）。

图2：YBX1促进HCC中的有氧糖酵解和增殖

03、OGT与YBX1结合并促进YBX1的O-GlcNAc糖基化

为了识别YBX1的调控因子，蛋白互作组分析显示YBX1与O-GlcNAc转移酶（OGT）相互作用，并结合Co-IP和共定位进行验证（图3A–E）。进一步创建了一个OGT K908A突变体，利用O-GlcNAc糖基化激活剂、抑制剂OSMI-1判断YBX1的O-GlcNAc糖基化的变化（图3F-H），结构域分析OGT的TPR结构域对于与YBX1的结合至关重要（图3I-L）。免疫沉淀YBX1的质谱分析揭示了六个潜在的O-GlcNAc糖基化位点，并结合点突变和分析证实T57是YBX1上关键的O-GlcNAc糖基化位点（图3M-O）。

图3：OGT与YBX1结合并促进YBX1的O-GlcNAc糖基化

04、YBX1的O-GlcNAc糖基化增强其磷酸化，从而促进其核转位

进一步检测YBX1的O-GlcNAc糖基化是否影响其磷酸化，在OGT敲低的HCC细胞中或用OGT抑制剂OSMI-1处理，YBX1蛋白水平显著降低，YBX1磷酸化显著减少（图4A-C）。IP实验显示，在相同的Flag-YBX1底物水平下，YBX1-WT的磷酸化水平显著高于YBX1-T57A，表明磷酸化的增加不仅仅是因为更高的YBX1蛋白表达（图4D)。分离了核和质组分发现TMG处理的HCC细胞中YBX1核表达的升高（图4E-F），进一步发现YBX1磷酸化的关键调节因子是AKT（图4G-I）。这些发现强调O-GlcNAc糖基化通过促进其磷酸化来增强YBX1蛋白稳定性并促进核转位。

图 4.YBX1的 O-GlcNAc 修饰有利于其进一步发生磷酸化修饰并能够促进其核转位

05、YBX1促进PKM2转录

前期结果表明YBX1 O-GlcNAc糖基化通过增强糖酵解和细胞增殖促进HCC进展。为了研究YBX1如何调控糖酵解，我们在HCC细胞中进行了转录组测序分析，糖酵解相关基因集在YBX1敲低细胞中显著抑制（图5A-B）。RNA 测序数据和 CUT&Tag 数据集以及ChIP-qPCR、QRT-PCR 分析表明PKM2 和 LDHA 是 YBX1 的直接转录靶标（图5C-H）。

图 5.YBX1促进PKM2转录

06、YBX1 能够提高组蛋白乳酸化修饰水平

研究发现YBX1敲低显著降低蛋白质乳酸化，尤其是H3K18乳酸化（图6A-C）。糖酵解抑制剂2-DG的实验证实了糖酵解与组蛋白乳酸化的直接关联，抑制糖酵解可显著降低H3K18la水平（图6D）。PKM2过表达可逆转YBX1敲低所致的H3K18la下降，而外源乳酸处理不仅提升H3K18la，还伴随YBX1表达上调，提示存在正向反馈（图6E-G）。CUT&Tag与ChIP-PCR证实，H3K18la通过富集于YBX1启动子直接促进其转录，该过程受O-GlcNAc糖基化调控（图6H-J），并发现P300 上调是YBX1增强H3K18乳酰化作用的机制（图6K-L）。

图6.YBX1增强H3K18乳酸化修饰水平

文章小结

在这项研究中报道了YBX1在HCC中高表达，并且与糖酵解密切相关。YBX1在T57处被O-GlcNAc修饰，从而稳定蛋白质并增加其表达。这种修饰还促进YBX1在T57处的磷酸化，促进其核易位。因此，这一过程增强了糖酵解相关基因的转录并刺激乳酸的产生。此外，YBX1激活P300的转录，进而驱动组蛋白的乳酸化，特别是H3K18la，H3K18乳酸化正向调控YBX1基因转录（图7）。

图7.Y糖酵解-表观遗传正反馈环机制图

拜谱小结

本研究结合了单细胞转录组、空间转录组的数据，利用转录组、蛋白互作组、代谢组以及多种分子实验揭示了一个YBX1-糖酵解-H3K18la 的反馈回路，驱动HCC进展，并提示针对HCC代谢的潜在治疗策略。拜谱生物为该研究提供了转录组测序，蛋白互作组和靶向能量代谢组技术服务，拜谱生物建立了完善成熟的转录组学、蛋白组学、翻译后修饰组学、代谢组学以及多组学联合产品技术服务体系，助力发表高分文献，欢迎致电咨询！

参考文献

Ji Y, Xu Z, Tang L, Huang T, et,al.. O-GlcNAcylation of YBX1 drives a glycolysis-histone lactylation feedback loop in hepatocellular carcinoma. Cancer Lett. 2025 Oct 28;631:217957. doi: 10.1016/j.canlet.2025.217957. Epub 2025 Jul 26. PMID: 40721081.