近(15)日，哈佛大學醫學院(Harvard Medical School)與中國廣州中山大學的研究團隊，證實了乳酸可直接調節蛋白質功能，以調控細胞週期(cell cycle)和細胞增殖的機制。該發現解釋了細胞進行分裂時，大量運用葡萄糖製造能量下，所產生的乳酸代謝產物，會如何影響細胞的增殖。該研究發表於頂尖期刊《Nature》。

細胞週期是指由一次細胞分裂結束，到下一次分裂結束的過程；在這項細胞透過有絲分裂(mitosis)增殖的過程中，科學家已知細胞需利用葡萄糖的分解，來產生能量分子ATP；且快速分裂的細胞中，會因此累積大量的乳酸，然而這些乳酸是否會影響細胞增殖狀態，仍是未知的。

(編按：乳酸為葡萄糖以糖解作用(glycolysis)製造ATP的生化過程中，細胞所產生的產物之一。)

本次團隊透過系統性的方法，來研究人類的蛋白質體中，如何依賴乳酸進行調節，並闡明在細胞週期中，累積的乳酸會透過「小泛素化蛋白酶SENP1」的活性位點，與鋅形成複合物，並抑制SENP1。

SENP1被抑制後，會進一步刺激細胞週期蛋白定時降解，使其能按照週期運行。上述機制會在乳酸累積到最大量，也就是細胞開始進行分裂時啟動。

研究論文指出，SENP1的抑制，會讓「後期促進複合蛋白APC4」上的兩個殘基，被小蛋白質SUMO進行修飾(SUMOylation)，從而驅動泛素結合酶UBE2C與後期促進複合物APC/C結合。

而後期促進複合物，正是細胞有絲分裂時，促進其進入「後期」(將排列好的成對染色體拉往兩極的時期)的重要分子。

本研究中，團隊運用了免疫沈澱(immunoprecipitation)、串聯質譜標記(TMT)、質譜(MS)分析等技術，詳細分析各個步驟中作用的蛋白質。

該研究也是目前首次明確指出乳酸可直接調節蛋白質功能，以調控細胞週期和細胞增殖的機制。

參考資料：

1. 論文原文：https://www.nature.com/articles/s41586-023-05939-3

2. https://mp.weixin.qq.com/s/YEzklMLKOgJNdcQ28XuYxA

(編譯/巫芝岳)