脂肪为何失控疯长？骨骼又为何异常增生？同一种基因突变，如何导演出一场脂肪与骨骼的“双重疯长”大戏？答案，或许就藏在组蛋白的乳酰化修饰与P300蛋白的棕榈酰化之间。本期，京房生物将带您解读两篇合作客户发表的高水平研究论文，看看他们是如何利用ChIP-Seq、CUT&Tag、ATAC-Seq等核心技术，揭开罕见病FIL背后的表观遗传“黑手”。

这两篇论文分别发表在《Stem Cell Research & Therapy》（IF: 7.3）和 《Advanced Science》（IF: 14.1）上，可以说是在干细胞研究和交叉科学领域都引起了不小的关注。面部浸润性脂肪瘤病（Facial Infiltrating Lipomatosis，FIL）的特点是面部脂肪和骨骼“不受控制”地过度生长，严重影响了患者的容貌和生活质量。那么，它的背后究竟藏着怎样的“黑手”呢？让我们一探究竟。

第一幕：乳酰化修饰的“正反馈”狂飙 —— 解读《H3K18 lactylation-hexokinase 2 positive feedback loop promotes osteogenesis of ASPCs in facial infiltrating lipomatosis》
我们知道，FIL的“病根”很大程度上源于一个叫PIK3CA的基因发生了突变。这个突变导致细胞内的代谢异常，产生了更多的乳酸。而乳酸，并不仅仅是一个代谢废物，它还能引发一种叫做“组蛋白乳酰化”的崭新表观遗传修饰。
1. “乳酰化”登场：H3K18la是“罪魁祸首”
研究者们首先发现，在FIL患者的脂肪干细胞（ASPCs）中，乳酰化水平异常增高，尤其是第18位赖氨酸残基上的乳酰化（H3K18la）最为显著（图1G-J）。Western Blot结果显示，与正常对照（CON）相比，FIL患者的脂肪干细胞（FIL-ASPCs）中H3K18la水平显著升高。

图1. FIL 脂肪组织和 FIL-ASPCs 中的乳酸化水平增加（仅展示部分结果）

2. 京脉生物核心技术登场：CUT&Tag锁定下游靶基因

那么，H3K18la的升高是如何导致骨骼过度生长的呢？为了回答这个问题，研究团队使用了我们京脉生物的拳头技术之一——CUT&Tag 进行全基因组范围的靶点鉴定。通过CUT&Tag测序，他们发现H3K18la在FIL-ASPCs中，特别富集在一系列与成骨分化相关的基因启动子区域，比如 RUNX2、ALPL、BMP7 等（图4G-L）。这说明，H3K18la就像一个“开关”，直接“坐镇”在成骨基因的“指挥部”，开启了它们的转录，从而促进了ASPCs向骨细胞分化，导致了骨组织的异常增生。

图4 通过全基因组CUT&Tag分析鉴定H3K18乳酸化的潜在下游靶点（仅展示部分结果）

更精彩的是，他们发现H3K18la还能直接上调一个糖酵解关键酶——己糖激酶2（HK2） 的表达（图6A-D）。HK2的上调会进一步增强糖酵解，产生更多的乳酸，而更多的乳酸又会反过来促进H3K18la的形成。一个可怕的 “乳酸-H3K18la-HK2”正反馈环路就此形成，像滚雪球一样，不断放大成骨效应（图6L）。

图6 由H3K18la和HK2驱动的反馈环促进了成骨作用（仅展示部分结果）

这项研究将代谢重编程与表观遗传修饰完美地联系起来。如果没有 CUT&Tag 这种高分辨率、低背景的染色质靶向测序技术，我们很难精准地定位到H3K18la在全基因组范围内的“落脚点”，更无法揭示其与HK2和成骨基因之间的直接调控关系。这正是京脉生物所擅长的——用最前沿的技术，帮您看清表观调控的每一个细节。

第二幕：棕榈酰化与相分离的“双重奏” —— 解读《PIK3CA Mutations Downregulate PPT1 to Promote Adipogenesis by Suppressing P300 Depalmitoylation and Phase Separation》
如果说第一篇论文讲的是“骨骼疯长”的故事，那么这第二篇则揭示了FIL中“脂肪堆积”的另一面。同样是PIK3CA突变，这次的主角变成了一个叫PPT1的去棕榈酰化酶。

1. 单细胞测序锁定关键基因PPT1

研究者首先利用单细胞测序技术，对FIL患者的脂肪组织进行了分析，发现了一个关键的基因——PPT1，它在FIL患者的脂肪干细胞（ASPCs）中表达显著下调（图1A-C）。

图1 FIL中PPT1的下调与其严重程度相关（仅展示部分结果）

2. 一条清晰的信号通路：从PIK3CA到PPT1

他们进一步发现，突变的PIK3CA通过经典的PI3K-AKT通路，激活了转录因子c-JUN。而c-JUN直接结合到PPT1基因的启动子上，阻止了PPT1的转录，导致了PPT1蛋白的减少（图2L-O）。为了验证c-JUN与PPT1启动子的结合，研究者们使用了染色质免疫沉淀-定量PCR（ChIP-qPCR）技术，这正是京脉生物提供的常规但至关重要的验证手段。

图2 PIK3CA 突变通过c-JUN抑制PPT1表达（仅展示部分结果）

3. PPT1缺失，P300“黑化”

那么PPT1减少后会发生什么呢？PPT1的功能是去除蛋白质的棕榈酰化修饰。通过免疫沉淀-质谱（IP-MS）分析，他们找到了PPT1的一个互作蛋白——大名鼎鼎的转录共激活因子 P300。P300是细胞内一个关键的“表观调控枢纽”，负责给组蛋白加上乙酰化修饰（如H3K27ac、H3K9ac），从而激活基因转录。研究者们发现，PPT1的减少导致P300蛋白上的一个关键位点（C1176）的棕榈酰化水平异常升高（图5H-J）。这种异常的修饰，一方面让P300“逃避”了通过分子伴侣HSC70介导的溶酶体降解途径，大大增加蛋白稳定性（图6D-E）；另一方面，它还抑制了P300的液-液相分离能力（图8G-H）。

图5 PPT1调节了FIL-ASPCs中P300的棕榈酰化（仅展示部分结果）

图6 PPT1通过对Cys1176的去棕榈酰化促进了P300的降解（仅展示部分结果）

图8 P300棕榈酰化抑制相分离（仅展示部分结果）

4. 京脉生物多组学联合分析：P300如何开启成脂“总开关”

稳定且“不”的P300，其组蛋白乙酰转移酶活性得以保持。研究者接着通过RNA测序（RNA-seq） 和 ATAC测序（ATAC-seq） 全面评估了P300的功能。RNA-seq 发现，在P300被敲低后，大量与脂肪生成相关的基因，如 PPARγ、CEBPA、FABP4 等，表达显著下调（图7A-E）。ATAC-seq 则揭示，P300的敲低导致这些成脂基因的启动子区域染色质开放性显著下降（图7J, M-N）。这意味着，P300像一个“开路先锋”，它维持着染色质的开放状态，让转录机器能够顺利到达目标基因，启动成脂程序。

图7 P300通过转录重新编程促进脂肪生成

最终，研究者勾画出了一条完整的通路：PIK3CA突变→c-JUN激活→PPT1转录抑制→P300棕榈酰化升高→P300稳定性增加&相分离能力下降→染色质开放和组蛋白乙酰化水平维持→成脂基因转录激活→脂肪过度增生。

图10 PPT1介导的P300去棕榈酰化通过促进相分离凝聚体的形成抑制脂肪生成

这项研究的格局非常宏大，从最初的单细胞测序发现线索，到ChIP-qPCR验证调控机制，再到IP-MS钓取互作蛋白，最后用RNA-seq和ATAC-seq阐明功能，形成了一个完美的闭环。这也正是京脉生物所倡导的研究范式：综合运用多种前沿技术，从多维度、多层次地解析复杂的生物学问题。无论您是关注组蛋白修饰、染色质开放性，还是转录调控网络，京脉生物都能为您提供高质量的文库构建、测序和专业的生信分析服务，助您的科研之路一臂之力。

第三幕：结语

两篇论文，一个聚焦“乳酰化”，一个聚焦“棕榈酰化-相分离”，虽然机制不同，但都共同指向了FIL中“脂肪-骨骼”双重病变的复杂性，也共同证明了表观遗传调控在这一过程中的核心地位。

作为技术提供方，京脉生物很荣幸能见证并参与这样高水平的研究。我们相信，随着 ChIP-Seq、CUT&Tag、ATAC-Seq、单细胞测序等技术的不断发展和普及，将会有越来越多疾病的“表观密码”被破译，为患者带来新的希望。

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