乳酸化组学数据不会分析？数据分析思路+验证方案来了！---非组蛋白乳酸化研究（一）
2026-04-23
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当发现传统认知中的“代谢废物”--乳酸可作为修饰底物促进蛋白质发生乳酸化修饰，参与表观遗传调控时，聚焦蛋白质乳酸化的相关研究就广泛出现在肿瘤、心脑血管、自身免疫、神经系统等疾病中，探索乳酸扮演的“推手”或“及时雨”角色对疾病进展的调控。如肿瘤研究中，蛋白质不同位点的乳酸化潜在推动肿瘤进展和免疫逃逸[1]，而在心肌缺血早期，可延长蛋白质稳定性，保护心肌细胞延缓损伤[2]。
由此可见，乳酸化修饰蛋白质以广泛且复杂的形式参与疾病的调控。在获得乳酸化蛋白质组结果后，如何筛选到与研究目标最有关的乳酸化修饰位点？目标位点又该如何验证？今天，小编梳理了文章中的常用思路，期望能给大家带来一些参考。
1.基础描述
乳酸含量、样本中乳酸化蛋白质水平、样本表型三者间存在潜在调控关系
一般，前期为了明确乳酸化是否在研究的疾病中具有潜在影响，可以先检测疾病中乳酸含量变化（代谢物检测）、乳酸化蛋白质丰度变化（泛抗体WB检测）和乳酸生成相关的酶的变化（转录组或蛋白组检测）。初步形成“乳酸/乳酸化修饰与疾病表型变化有关联，且存在潜在调控”的研究假设框架。
2.乳酸化位点丰度分析
寻找最可能调控表型的目标蛋白质及其修饰位点
2.1差异：从丰度差异层面筛选调控表型差异的关键候选蛋白质和乳酸化修饰位点，此部分与其他组学的差异分析一致，在此不过多赘述。乳酸化修饰蛋白质组中常用筛选阈值为：FoldChange＞1.5或FoldChange＜2/3，且P＜0.05。
此过程中：
（1）可直接从修饰位点的功能或结构重要性上锁定发生乳酸化修饰的目标蛋白质及其位点；
（2）若同步进行了蛋白质组检测，也可结合蛋白质组和修饰蛋白质组的结果，共同筛选在两个层面均发生显著差异表达的目标蛋白质（下图最右侧）；
（3）聚焦在蛋白层面无显著差异表达，但在修饰层面显著差异表达的目标蛋白质，说明是乳酸化修饰导致的样本表型差异。
2.2 Mfuzz分析：若实验设置了不同梯度（如疾病进展、治疗周期、运动时长、药物剂量等），可基于位点水平进行Mfuzz分析。根据梯度变化，筛选响应梯度变化的发生乳酸化修饰的赖氨酸，如已报道的肿瘤恶化进程中呈持续上调表达的发生乳酸化修饰的蛋白质及修饰位点。
左图展示Sham、MI和I/R小鼠心脏中乳酸差异化位点的层级聚类，右图展示每个层级对应GO富集结果
3.功能分析
推测发生异常表达的乳酸化修饰蛋白质具备的生物功能，进一步缩小范围
基于2的分析结果进行蛋白质功能注释。除常规的亚细胞定位注释、GO，KEGG功能注释外，也有研究报道转录因子，激酶等发生乳酸化后会改变自身的核定位，激活下游通路或改变自身活性。
利用生信分析锁定到目标蛋白质及乳酸化修饰位点后，若想往更高期刊冲刺，后续的乳酸化位点验证，以及蛋白质发生乳酸化修饰后如何影响其功能，如活性、稳定性、分子互作、亚细胞定位等，也是文章突破IF＞10+的关键。
4.验证
目标蛋白质的乳酸化修饰位点验证
此步骤通过体内体外实验，在生物层面验证上文锁定的乳酸化蛋白质位点是否真实的调控生物表型变化。
4.1直接验证：使用乳酸化位点特异性抗体进行WB检测，判断不同样本中目标乳酸化位点的丰度变化。
4.2点突变验证：类似于基因的过表达或敲除，检测乳酸化位点的重要性也可通过点突变的方式模拟乳酸化或去乳酸化。模拟乳酸化的点突变策略：赖氨酸（K）→苏氨酸（T）；去乳酸化修饰的点突变策略：赖氨酸（K）→精氨酸（R）；赖氨酸（K）→谷氨酰胺（Q）。
5.机制挖掘
5.1 寻找新型乳酸化位点Writer（修饰酶）和Eraser（去修饰酶）蛋白
对目标蛋白的Co-IP结果进行质谱检测，寻找与目标蛋白质结合的蛋白质，产生list1。可从list1中优先挑选属于乙酰基转移酶或去乙酰基转移酶作为候选酶分子（已有报道表明，乳酸化和乙酰化共享多种修饰酶和去修饰酶），若想寻找新的特异性的修饰相关酶可关注list1中的其它蛋白质。若要进一步证实目标蛋白和酶分子的直接结合，可进行候选酶分子的Pull-down+WB实验是否有目标蛋白，如有即可，也可结合分子对接，体外乳酸化酶促反应等实验增强验证结果。
5.2 挖掘蛋白质发生乳酸化后对自身蛋白功能的影响
已有研究证实，特定位点乳酸化能够显著改变本身蛋白的构象稳定性，进而调控蛋白质半衰期或细胞内丰度。多通过“点突变”方法，在去乳酸化修饰后，使用IP判断目标蛋白的乳酸化水平、测量目标蛋白质的半衰期。
本部分更多介绍可参考往期软文：国自然热捧！乳酸化机制大起底2——乳酸化调控蛋白稳定性
5.3 乳酸化后对蛋白质-分子互作的影响
通过点突变，创建去乳酸化修饰蛋白细胞系，评估去乳酸化修饰后其调节的潜在靶分子的变化水平。常用策略有：分子对接、Co-IP等方式。
本部分更多介绍可参考往期软文：国自然热捧！乳酸化机制大起底——乳酸化调控蛋白-分子互作
机制挖掘部分，大家可结合研究需要，锚定一到两点即可。那么蛋白乳酸化后又如何影响下游的变化来形成调控轴参与疾病的发生发展？ 后续，小编将从多组学角度进行总结和分享。欢迎感兴趣的老师，私信与我们联系或直接联系我司当地销售进行咨询。
参考文献
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