国自然最新热点——组蛋白乳酸化修饰，看到等于赚到

癌症免疫治疗通过激活肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）的功能，治疗多种类型的癌症。髓样细胞在多数肿瘤中丰富存在，通过分泌调节性细胞因子、表达免疫检查点和改变免疫代谢抑制T细胞功能。肿瘤浸润的髓系细胞（TIM）主要包括肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)、髓系来源抑制性细胞(MDSCs)、肿瘤相关中性粒细胞(TANs)等，在免疫抑制性微环境的形成和维持中发挥关键作用。目前，多种靶向或改造TIMs的免疫治疗药物已进入临床试验。

有氧糖酵解是肿瘤十大特征之一，在有氧糖酵解过程中产生大量乳酸。乳酸从肿瘤细胞中的丙酮酸转化而来，是众所周知的能源和代谢副产物。然而，其在生理和疾病中的非代谢功能仍然未知。乳酸化修饰 (lactylation) 为芝加哥大学赵英明教授团队于2019年在Nature杂志首次报道的一种组蛋白翻译后修饰，发挥着基因转录调控的功能。后续研究进一步证实，蛋白质乳酸化修饰是乳酸发挥功能的重要方式，参与糖酵解相关细胞功能、巨噬细胞极化、神经系统调控、水稻谷粒发育等重要生命活动。

最近，浙江大学发表了一篇题名为：Lactylation-driven METTL3-mediated RNA m 6 A modification promotes immunosuppression of tumor-infiltrating myeloid cells文章，该文章刊登在Molecular Cell期刊（IF=19.3）。该研究揭示了乳酸化修饰调控肿瘤浸润髓系细胞的免疫抑制功能介导肿瘤的免疫逃逸。

研究者首先TCGA数据库分析了METTL3在肿瘤样本及其邻近正常组织中的表达，METTL3与Y细胞耗竭和髓系细胞正相关。临床样本检测发现METTL3在TIMs中表达上调，这与不良预后显著相关。

细胞实验发现肿瘤细胞与髓系细胞共培养后METTL3表达显著升高，小鼠注射肿瘤细胞后，髓系细胞中METTL3表达显著升高。这表明肿瘤细胞影响髓系细胞中METTL3表达。

为了进一步探讨METTL3在体内调节TIMs中的作用，构建了髓系细胞中产生了Mettl3条件性敲除 (cKO) 小鼠，发现其肿瘤生长明显受抑制，用METTL3特异性小分子抑制剂STM2457处理髓系细胞，会削弱其促肿瘤能力。

进一步流式分选发现，髓系细胞Mettl3条件性敲除 (cKO) 小鼠中肿瘤免疫抑制T细胞亚群比例减少，杀伤性T细胞群比例增多。M2样巨噬细胞比例减少，有强力抗原呈递作用的DC细胞例增多，免疫抑制的髓系细胞群比例降低。

接下来的RNA-seq分析提示JAK-STAT可能是METLL3调控的下游通路，进一步细胞实验发现TIMs的JAK-STAT通路在其促肿瘤功能中具有枢纽性作用，显著调控促癌基因表达和T细胞耐受标志物（ROS和NO）。

随后研究者利用m6A甲基化免疫共沉淀测序分析，证实TIMs中Jak1的mRNA上m6A修饰增加，以m6A-YTHDF1依赖形式提高其在多聚核糖体的翻译效率。JAK1促进转录因子STAT3的磷酸化，启动STAT3下游免疫抑制效应分子IL-6，IL-10，iNOS等表达。

研究者进一步探究了METTL3的表达升高的驱动因素，发现乳酸一方面以组蛋白H3K18乳酸化修饰形式促进TIMs中Mettl3转录；另一方面，乳酸化修饰能直接发生在METTL3蛋白的“CCCH”锌指结构域（ZFD），而ZFD起着目标识别域(Trd) 的作用，增强METTL3结合并催化靶RNA的m6A修饰。

综上，METTL3介导的Jak1 mRNA m6A修饰，结合YTHDF1提高其在mRNA翻译效率，Jak1促进转录因子STAT3的磷酸化，启动STAT3下游免疫抑制效应分子IL-6，IL-10，iNOS等表达。乳酸一方面以组蛋白H3K18乳酸化修饰形式促进TIMs中Mettl3转录；另一方面，乳酸化修饰能直接发生在METTL3蛋白的“CCCH”锌指结构域（zinc finger domain, ZFD），而ZFD起着target recognition domain（TRD）的作用，增强METTL3结合并催化靶RNA的m6A修饰。