代謝物和細胞周期信號調控組蛋白乙酰化

　　足夠的營養是細胞增殖和組織發育的必要條件。細胞增殖和組織發育需要上調組蛋白乙酰化來激活基因轉錄。二者之間的聯系，也就是：“營養物信號如何被傳遞到組蛋白乙酰化？”這個基礎生物醫學問題，長期未能得到闡明。

　　2021年6月17日，復旦大學趙世民團隊/徐薇團隊合作在Nature Metabolism雜志上發表文章Nuclear dihydroxyacetone phosphate signals nutrient sufficiency and cell cycle phase to global histone acetylation，發現代謝物信號和細胞周期信號共同調控組蛋白乙酰化，實現基因轉錄激活。

　　在營養代謝物豐富的條件下，細胞內的富營養感知器mTORC1信號被激活，使細胞處于可以進行合成代謝和增殖的狀態。然而，細胞并不是隨時可以增殖，只有當細胞處于第一間歇期（G1期）時，細胞才能夠合成積累增殖所需的合成原料。mTORC1信號因此將富營養信號傳遞給細胞周期依賴性激酶2 (Cyclin-dependent kinases, CDK2) 。由于CDK2只在G1期出現，因此富營養信號只在G1期被傳遞到細胞核內，參與組蛋白乙酰化和轉錄激活。

　　接收了富營養信號的CDK2并不直接進入核內，它通過磷酸化名為磷酸丙糖異構酶 (TPI1) 的糖酵酶并將其引入細胞核。進入核內的TPI1可以通過生成全新的代謝物乙酰磷酸二羥丙酮 （Acetyl-DHAP，dihydroxyacetone phosphate）來降低DHAP對組蛋白去乙酰化的促進，進而導致組蛋白乙酰化和基因轉錄的激活，實現細胞增殖 (下圖)。

　　該研究發現了一條可以整合營養信號、細胞周期信號和轉錄激活通的全新信號通路，為代謝環境改變細胞表觀性狀調控細胞增殖揭示了全新機理，也為包括癌癥等代謝失調相關疾病的干預提供了新思路。

　　趙世民團隊/徐薇團隊長期從事蛋白質乙酰化研究，原創發現了蛋白質乙酰化是代謝調控新機制（Science 2010a, Science 2010b），蛋白質乙酰化調控葡萄糖平衡（Molecular Cell 2011， Cell Metabolism 2012）以及蛋白質乙酰化調控腫瘤發生（Nature Communications 2017）等。代謝物和細胞周期信號對組蛋白乙酰化的調控加深了對乙酰化生理病理重要性的認識。

　　復旦大學生命科學學院博士生張嬌嬌、毛云子，生物醫學研究院博士生樊婷婷為本文共同第一作者，復旦大學生物醫學研究PI徐薇研究員，復旦大學附屬婦產科醫院/代謝與整合生物學研究院/遺傳工程國家重點實驗室趙世民教授為本研究共同通訊作者。