1 套乳酸化组学数据撬动 3 篇成果！看泰州人民医院团队如何挖掘乳酸化在肝癌中的分子机制

HCC发生及肺转移的乳酸化修饰图谱的差异分析发现Set1/Ash2组蛋白甲基转移酶复合物的亚基ASH2L是一种属于染色质修饰复合物的蛋白，参与调控基因表达，在DNA甲基化和组蛋白修饰等过程中发挥关键作用。ASH2L又被称为Set1相关蛋白复合物（COMPASS复合物），是广泛存在于真核生物中的一类组蛋白修饰酶复合物。其主要功能是催化H3K4甲基化，参与基因表达调控、DNA复制与修复、染色质重塑等生命过程。此外，ASH2L还在胚胎发育、细胞增殖和分化中发挥重要作用，并与多种疾病密切相关。

该研究提出一个假设：ASH2L发生乳酸化后，与编码血管内皮生长因子A（VEGFA）基因组区域的结合能力增强，从而促进MLL1甲基转移酶复合物的募集，并通过表观遗传机制调控VEGFA的表达。

研究用不同浓度的乳酸处理细胞，利用L-乳酸化泛抗体进行WB检测，结果发现随着暴露时间的延长或浓度的升高，ASH2L乳酸化水平显著增加。随后，研究构建了野生型ASH2L（ASH2L-WT）和突变型ASH2L-K312R的HCC细胞系，定制了特异性识别ASH2L-K312乳酸化修饰的抗体，并通过乳酸处理细胞，确认了K312是ASH2L唯一的乳酸化位点(以下简称该乳酸化位点为ASH2L-K312-lac )。

研究通过免疫共沉淀筛选发现，ASH2L与丙氨酰tRNA合成酶1（AARS1）特异性结合，后续经实验证实AARS1过表达可显著提升ASH2L整体及K312位点的乳酸化水平，表明AARS1是介导ASH2L乳酸化的修饰酶-“writer”。此外，基于前人研究并结合本实验结果，HDAC1被鉴定为ASH2L乳酸化的去修饰酶-“Eraser”。AARS1与HDAC1共同调控ASH2L-K312乳酸化的动态平衡。

为探究ASH2L-K312-lac在HCC进展中的作用，研究构建了肝脏特异性敲除ASH2L的小鼠模型，尾静脉注射腺病毒诱导表达野生型ASH2L（ASH2L-WT）或突变型ASH2L-K307R（与人源ASH2L K312同源位点）的，并诱导HCC。结果显示，突变组小鼠的肝肿瘤体积和数量显著减少，这提示乳酸化修饰促进HCC恶性发展。

单细胞RNA测序分析发现，突变组内皮细胞显著减少。突变组HCC细胞中血管内皮生长因子A（VEGFA）基因下调，这提示ASH2L-K312乳酸化可能通过激活VEGFA通路，增强血管生成，促进HCC进展。

研究进一步对ASH2L-WT和ASH2L-K312R突变细胞进行了转录组测序，与单细胞RNA测序一致，突变组细胞中VEGFA表达下调。随后，研究进行了一系列实验（人血管生成抗体阵列分析、qPCR和ELISA等）证实ASH2L-K312乳酸化是HCC细胞中调控VEGFA表达和分泌的关键修饰位点。

通过人脐静脉内皮细胞（HUVEC）管腔形成实验和Matrigel栓塞实验，在体外和体内分别模拟血管生成，证实ASH2L-K312乳酸化通过调控VEGFA的表达和分泌来促进HCC的血管生成。

后续，研究利用ChIP-seq和ATAC-seq进行分析，发现ASH2L-K312-lac偏好结合在基因启动子上游转录起始区域，染色质可及性增加。因此，ASH2L-K312-Lac通过直接结合基因组，促进VEGFA转录，从而促进HCC血管生成。

COMPASS复合物是调控H3K4甲基转移酶（MLL复合物）的关键调控中心，其中ASH2L是其核心亚基，调控H3K4甲基化。研究发现，ASH2L-K312乳酸化通过调节MLL1（MLL家族中的重要成员）在VEGFA编码区域的结合，进而影响该区域的H3K4甲基化水平，并协同启动子与增强子增强VEGFA表达，最终促进肝癌中的血管生成。