在生物学研究中，乳酸化修饰和能量代谢是两个看似独立却又紧密相连的概念。乳酸化修饰是一种重要的蛋白质翻译后修饰，调节蛋白质的活性和功能，进而影响细胞的能量代谢和信号传导等多个方面。能量代谢作为细胞生命活动的核心，其中乳酸是人体细胞能量代谢的重要产物，乳酸的积累促进了组蛋白赖氨酸发生乳酸化修饰。

为全面研究乳酸化修饰与能量代谢的复杂关系，拜谱生物提供了乳酸化修饰蛋白组学+靶向能量代谢组学多组学解决方案及技术服务，结合蛋白组学、修饰组学、代谢组学等技术，系统解析机体表型与疾病机制的关系，揭示疾病发生机制，为开发新的诊断和治疗策略提供新途径。

下面我们将深入探讨乳酸化修饰与能量代谢关系，并探讨其在医学领域的应用前景。

/拜谱多组学解决方案/

能量代谢

细胞内的代谢过程是其生命活动的核心，它不仅促进细胞的发育和成熟，还调控着细胞的功能。能量的产生主要依赖于营养物质如葡萄糖和脂肪酸在无氧和有氧条件下的代谢，这些过程不仅为生物体提供生存所需的能量，还为细胞合成复杂的生物分子提供原料。在哺乳动物体内，细胞通过有氧呼吸和糖酵解两种主要途径来获取能量。有氧呼吸主要在细胞的线粒体内发生，通过消耗氧气将营养物质如糖、脂肪和蛋白质转化为能量，同时产生大量的ATP。因此，线粒体常被形象地称为细胞的“能量工厂”。另一方面，糖酵解则是在细胞质中进行的一种无氧代谢过程，它将葡萄糖转化为乳酸并产生较少的ATP。这两种代谢途径是细胞能量生成的关键，大多数细胞能够根据环境的变化灵活地在这两者之间进行切换。值得注意的是，肿瘤细胞更倾向于通过糖酵解来获取能量，而不是通过有氧呼吸，这种代谢方式与正常细胞存在显著差异，这种现象被命名为Warburg效应。

图源：Ly et al., Cell Metab, 2020

乳酸化修饰

细胞代谢产生的许多小分子不仅作为重要的底物和能量来源，还能参与细胞信号传导和基因表达调控。乳酸，作为能量代谢的核心物质，不仅是能量转换的关键代谢产物，而且在维持细胞和组织的能量平衡方面具有决定性作用。肿瘤的Warburg效应不仅为癌细胞提供了快捷的能量来源，而且所产生的乳酸在肿瘤微环境中展现出多样的功能，不仅有利于癌细胞的存活与增殖，还可以作为信号分子，参与调控细胞周期、增殖和存活等核心生物学过程。这种能量供应与信号传导的双重作用，使乳酸在癌细胞的生物学行为中实现了调控效果。在细胞代谢过程中，乳酸的积聚可以促使组蛋白赖氨酸发生乳酸化修饰。这种修饰具有动态可逆的特性，能够迅速对细胞内外环境的变化做出响应。乳酸化修饰在癌症细胞中广泛存在，与癌症的发生、发展和治疗抵抗密切相关。大量研究显示，乳酸化修饰可以通过调控信号转导通路、基因表达、能量代谢、免疫反应、血管生成以及DNA损伤修复等关键途径和机制，影响肿瘤细胞的生长。

图源：Lu et al., Frontiers in Genetics, 2024

当前，在肿瘤领域研究中，为了抑制乳酸化修饰以遏制肿瘤的生长，可以从以下几个方面入手。首先，通过抑制乳酸生成的策略来干预肿瘤细胞的代谢途径。利用特定的药物或改变肿瘤微环境，可以降低乳酸的生成，从而在源头上控制乳酸化修饰的出现。其次，抑制乳酸化酶的活性可以直接影响乳酸化修饰的水平。乳酸化酶作为催化乳酸化修饰的关键酶，其活性的抑制将阻断乳酸与蛋白质的共价结合，从而减少乳酸化修饰的发生。此外，深入研究乳酸化修饰的调控机制，如信号转导通路和表观遗传调控，揭示新的靶点，对这些靶点的干预可能为抑制乳酸化修饰提供新的治疗手段。进一步地，研究特异性的乳酸化抑制剂，也可以直接阻断乳酸化修饰的过程，为癌症治疗提供更为精准的干预。除肿瘤领域之外，乳酸化涉及多种细胞过程，包括神经兴奋、胚胎发育、免疫抑制、肺纤维化和代谢。表1中总结了参与乳酸化的关键底物及其相应的生理病理功能。

图源：Lu et al., Frontiers in Genetics, 2024

应用场景

1. 癌症：肿瘤细胞代谢异常，乳酸生成增多，导致乳酸化修饰水平升高，可以作为癌症诊断的潜在标志物。

2. 炎症性疾病：乳酸化修饰可以调节炎症细胞的活化和炎症因子的表达，影响炎症反应的进程。

3. 神经退行性疾病：神经退行性疾病的发生和发展与神经炎症和神经元死亡密切相关，乳酸化修饰可能参与其中。

4. 纤维化疾病：纤维化疾病的发生和发展与成纤维细胞的活化和胶原沉积密切相关，乳酸化修饰可能参与其中。

5. 糖尿病：胰岛素抵抗和糖尿病并发症的发生与发展与细胞能量代谢异常密切相关。

6. 心血管疾病：心血管疾病的发生和发展与血管功能和心肌能量代谢异常密切相关。

7. 骨骼疾病: 骨质疏松的发生与发展与骨能量代谢异常密切相关。

拜谱小结

乳酸化修饰与能量代谢等研究，为疾病发生、发展和治疗中的作用提供了新的视角，为未来的研究方向和疾病治疗的发展奠定了基础。拜谱生物可提供乳酸化修饰组、靶向能量代谢等多组学联合技术服务产品，助力癌症等机制机理、疾病治疗等研究。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、代谢组学、转录组学等多组学产品技术服务体系。结合多组学技术，拜谱生物也、推出了针对不同样本和研究领域的多组学研究方案，包括肠道篇、血液篇、医学篇等，帮助客户解决研究难题，助力多篇高分文章的发表。欢迎大家咨询!

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