赖氨酸乙酰化修饰对代谢的调控(2)

　　（3）柠檬酸裂酶（ATP-citrate  lyase,  ACLY）的乙酰化抑制其泛素化降解来促进肿瘤细胞的脂肪酸合成。肿瘤细胞生长过程中需要消耗大量的脂肪酸，用于合成磷脂等以适应快速分裂增殖的需求[20].因此，脂类的从头合成途径在肿瘤细胞中就显得尤为重要。脂肪酸合成需要乙酰辅酶A作为底物，而在绝大部分组织类型中乙酰辅酶A的来源是ACLY.ACLY耦联糖代谢和脂代谢，在协调两种代谢途径中发挥重要作用。已知PI3K-Akt信号通路可以通过磷酸化修饰调节ACLY的活性。研究发现，乙酰化可以通过对ACLY  3个不同位点的修饰（K540,  K546和K554）抑制其泛素化的发生，从而阻断其降解过程。乙酰化通过与泛素化竞争的方式稳定ACLY的蛋白量，促进脂肪酸的从头合成，从而为细胞生长和肿瘤增殖提供原料。对肺癌样本的研究也证实了ACLY的乙酰化明显上调，表明ACLY的乙酰化在肺癌的发生和发展中可能起关键作用[21].
　　
　　（ 4 ）乙酰化激活甘油醛- 3 -磷酸脱氢酶（ g l y -ceraldehyde-3-phosphate  dehydrogenase,  GAPDH）。GADPH催化糖酵解途径中重要的一步反应，其活性会随着外界环境（如葡萄糖浓度）动态变化。研究发现，乙酰化酶p300/CBP结合因子（P300/CBP-associated  factor,  PCAF）和去乙酰化酶HDAC5调节GAPDH的K254乙酰化状态，这一调节方式对肿瘤增殖过程非常重要[22].此外，  PCAF也可以乙酰化GAPDH的K117和K251,促进其进核，从而调控基因转录和DNA修复过程[23].
　　
　　（5）乙酰化通过不同机制激活6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶（6-phosphogluconate  dehydrogenase,  6PGD）并促进肿瘤增殖。在体外培养的细胞中的研究发现，6PGD可以被乙酰化修饰激活。  K27的乙酰化可以促进6PGD与其辅酶氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide  adenine  dinucleotide  phosphate,NADP+）的结合，而K294的乙酰化可以促进6PGD有活性的二聚体的形成。表达模拟非乙酰化6PGD的突变体会抑制细胞的增殖和肿瘤的生长，这是由于胞浆 内 戊 糖 和 还 原 型 烟 酰 胺 腺 嘌 呤 二 核 苷 酸 磷 酸（NADPH）的合成受到了抑制，从而导致RNA和脂类的合成减缓，同时细胞内的ROS水平增加。在白血病样本中的研究发现， 6PGD的乙酰化水平明显增加，其催化能力也处于激活状态[24].
　　
　　（6）磷酸甘油酸变位酶（phosphoglycerate  mutase,PGAM）的乙酰化与肿瘤的增殖密切相关。   PGAM催化糖酵解途径中3-磷酸甘油酸向2-磷酸甘油酸的转化。  PGAM包括两个同工酶：  PGAM1和PGAM2,其中PGAM2特异性地分布于肌肉组织中[25].  SIRT2可以去乙酰化PGAM2的K100并激活其催化活性，其乙酰化调控对维持细胞内NADPH的稳态和调节肿瘤细胞生长非常重要[26].有意思的是，  PGAM1的乙酰 化则会激活 其催化活力。在低糖培 养条件下，SIRT1通过去乙酰化PGAM1蛋白C端的3个赖氨酸残基（K251,  K253和K254）抑制其催化活力，说明SIRT1可能在低营养状态下能量代谢由糖酵解向脂肪酸氧化转变过程中发挥着一定作用[27].
　　
　　4.2乙酰化调控介导氧化应激反应
　　
　　活性氧簇（reactive  oxygen  species,  ROS）是一类性质活泼的含氧分子。它是细胞内一种重要的信号分子，在细胞的分裂、分化、凋亡等过程中发挥着重要的信号传递作用。细胞内活性氧的重要来源是线粒体中的呼吸链，外界环境中也存在活性氧产生的因素。过量的活性氧会对细胞内多种生物大分子如蛋白质、脂类和DNA等造成氧化损伤，使细胞处在氧化压力下，从而导致氧化应激反应[28].
　　
　　在进化过程中产生了一套完整的清除过量ROS的机制。而ROS清除系统的失调与多种疾病（包括肿瘤）的发生密切相关。例如，位于线粒体中的清除氧化 压 力 的 重 要 蛋 白 超 氧 化 物 歧 化 酶（superoxidedismutase  2,  SOD2）的突变就与衰老、肿瘤等密切相关。  SOD2可以将超氧阴离子自由基转变为过氧化氢和氧气，过氧化氢会进一步被其他酶类清除。可见，SOD2在调节ROS水平过程中起了至关重要的作用。研究发现，  SOD2受乙酰化修饰的调控，位于线粒体中的去乙酰化酶SIRT3可以去乙酰化并激活SOD2,从而保护细胞免受氧化损伤[29,30].进一步的研究发现，同样位于线粒体的异柠檬酸脱氢酶（isocitratedehydrogenase  2,  IDH2）在细胞抗氧化过程中也发挥重要的作用。 SIRT3可以去乙酰化并激活IDH2,增加其催化活力，提高NADPH的水平，从而为抵抗氧化损伤提供还原力[31].动物模型的研究发现，  SIRT3对IDH2的去乙酰化调控在预防衰老所导致的听力损伤过程中非常关键[32].
　　
　　胞浆中的ROS清除系统同样受乙酰化的调控。葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（glucose-6-phosphate  dehydr-ogenase,  G6PD）是磷酸戊糖途径的关键酶。它催化葡萄糖六磷酸的氧化并生成NADPH,对维持胞浆内还原力非常重要。  G6PD缺陷症是最为常见的代谢酶缺陷症之一，受累患者在摄入氧化性的药物或食物后会产生溶血性贫血。研究发现，氧化压力可以激活位于胞浆中的去乙酰化酶SIRT2,从而导致G6PD去乙酰化和催化活力升高。这种调控机制可以保护红细胞抵御外源氧化压力[33].
　　
　　4.3乙酰化对代谢的调控在心血管疾病发生过程中的作用
　　
　　心血管疾病（cardiovascular  disease,  CVD）是全世界范围内致死率极高的疾病之一，也是一类重要的衰老相关疾病。研究表明，乙酰化调控与代谢、衰老等过程紧密联系，乙酰化很可能通过对代谢活动的影响参与心血管的生理功能调节和疾病发生过程。
　　
　　目前对SIRT家族去乙酰化酶在心血管系统中的功能已有一定认识。小鼠模型中的研究结果说明，SIRT1在心脏功能的调节过程中非常重要：  SIRT1通过调控p53的乙酰化介导心肌细胞的应激反应，维持心脏的正常发育[34];在成体动物中SIRT1与心肌细胞的应激反应也紧密联系。另外，  SIRT1蛋白表达水平在左心室肥厚、心脏衰竭等状态下明显增加[35,36].当心肌细胞处在内源或外源的氧化压力下时，  SIRT1的表达量也会升高。而SIRT1高表达可以减少心肌肥大的发生[37].
　　
　　血管内皮功能紊乱是衰老相关心血管疾病的重要特征之一。近年来的临床数据表明，血管内皮功能紊乱与内皮细胞的氧化损伤密切相关。  SIRT1直接参与到内皮依赖性血管舒张的调控。剪应力状态下，SIRT1和一氧化氮合成酶（endothelial  nitric  oxidesynthase,  e NOS）的结合增强，使其乙酰化水平降低，从而激活其活力，促进内皮细胞一氧化氮产生[38].也有证据表明SIRT1可以间接地调控e NOS的m RNA表达，说明SIRT1可以通过直接或间接的作用调控e NOS,从而调节血管内皮功能[39].另外SIRT1对血管功能的调控可以通过对HIF-2a的乙酰化状态调节来实现。在缺氧状态下，  SIRT1的活力会被激活并导致HIF-2a去乙酰化，从而激活其转录活性，使线粒体抗氧化蛋白SOD2基因转录增强， m RNA表达增加[40].
　　
　　除了血管舒张调节外，维持内皮细胞的修复和血管生成能力也是控制心血管疾病发生的手段之一。血管紧张素Ⅱ是一种多功能激素，在衰老、心血管等病理过程中非常重要。研究发现，血管紧张素Ⅱ可以导致PGC-1a与乙酰化酶GCN5结合增强并被乙酰化修饰，进一步抑制过氧化氢酶基因的转录过程。这种调控方式可能介导了代谢性心血管疾病的ROS依赖的病理过程[41].
　　
　　4.4乙酰化对葡萄糖稳态的调控及其在糖尿病发生过程中的作用
　　
　　人体内血糖浓度受到精细的调节。乙酰化可以通过调节代谢酶活性或代谢相关基因的表达调控血糖的平衡。肝脏和胰腺是维持血糖平衡的两个重要器官，其中肝脏具有双向的调控功能，它既可以通过肝糖原的合成、糖的氧化分解或转变为其他非糖类物质使血糖降低；又可以在饥饿状态下通过肝糖原分解和糖异生过程维持血糖的水平[42].