蛋白质的乙酰化作为一种重要的翻译后修饰一直备受关注。乙酰化修饰最早发现于组蛋白中,参与遗传物质的表观调控。近几年来非组蛋白的乙酰化,尤其是代谢酶的乙酰化研究逐渐成为热点。这些代谢酶参与细胞中各种代谢途径,如糖代谢、脂类代谢、氨基酸代谢等。乙酰化调控代谢酶的方式多种多样,例如：调节代谢酶的催化活性,影响代谢酶的蛋白稳定性,控制代谢酶的亚细胞定位等等,从而影响细胞代谢和疾病发生。我的研究主要分为两部分：一是乳酸脱氢酶A (LDH-A)的乙酰化修饰抑制胰腺癌的生长和迁移；二是醛脱氢酶1A1 (ALDH1A1)的乙酰化修饰抑制乳腺癌干细胞的自我更新。(一)相对于正常细胞,肿瘤细胞的代谢有其自身的特点：葡萄糖摄取量显著增加,糖酵解途径成为ATP的主要来源,同时生成大量乳酸,这就是著名的Warburg效应。在此过程中,将丙酮酸转化为乳酸的LDH-A的功能尤为重要。LDH-A能够再生NAD+,帮助肿瘤细胞快速地通过糖酵解途径产生大量ATP,从而减少线粒体氧化磷酸化产生的ROS,避免肿瘤细胞凋亡。此外,乳酸的大量积累会促进肿瘤的侵润和转移。研究表明LDH-A在很多肿瘤中都存在高表达的现象,例如：乳腺癌,结肠癌,肺癌,胃癌以及脑胶质瘤等。以往的研究普遍认为是HIF-1a和Myc对LDH-A的转录激活作用导致了LDH-A蛋白量的增加。我们在研究中发现LDH-A的第五位赖氨酸存在乙酰化修饰,并发现SIRT2是LDH-A的去乙酰基转移酶。进一步研究发现,乙酰化修饰不但能显著抑制LDH-A的酶活力,还能降低其蛋白稳定性。此外,我们发现LDH-A并非通过泛素-蛋白酶体途径降解,而是通过分子伴侣介导的溶酶体途径降解。被乙酰化修饰的LDH-A会被分子伴侣HSC70等识别,然后被运送至溶酶体中降解。用模拟乙酰化的突变体蛋白取代内源的LDH-A会抑制肿瘤细胞增殖,并通过减少乳酸合成降低肿瘤细胞的迁移能力。为了阐述LDH-A的乙酰化在肿瘤发生发展中作用,我们还对120多例胰腺癌样品进行了分析。结果表明,与癌旁相比,胰腺癌组织中LDH-A的蛋白量明显增加,而其乙酰化水平却显著下降。此外,我们还检测到胰腺癌中SIRT2蛋白量升高,而Myc的水平没有显著差异。这些结果说明,在胰腺癌中SIRT2上调导致LDH-A的去乙酰化,使LDH-A酶活力增强且蛋白降解受阻,从而加快糖酵解速率和乳酸产生,促进肿瘤生长和迁移。通过统计这些胰腺癌样品的病理分期数据,我们发现LDH-A的去乙酰化过程发生在胰腺癌的发病早期。胰腺癌恶性程度高且预后差,早期诊断和早期治疗是提高和改善其预后的关键。我们的研究不仅揭示了胰腺癌中LDH-A上调的新机制,而且为胰腺癌的早期诊断和药物设计提供了一个新的靶点。(二)肿瘤干细胞,即肿瘤中具有自我更新能力并能产生异质性肿瘤细胞的亚细胞群,对肿瘤的存活、增殖、转移和复发起着重要作用。因此,对肿瘤干细胞的研究近年来备受瞩目。最早的实体瘤干细胞是在乳腺癌中发现的。目前,分选乳腺癌干细胞的分子标记主要有：CD44+/CD24-/Lin-, CD133+和高ALDH1活性。其中,高ALDH1活性还可以用来分选造血干细胞,正常的乳腺干细胞和其他肿瘤干细胞,如黑色素瘤和肺癌等。以往的研究还发现ALDH1A1的高表达与乳腺癌的发展阶段和耐药性存在相关性。我们在研究中发现,ALDH1A1的Lys353位点可以被乙酰化修饰,而且乙酰化抑制其酶活力。我们还找到了的ALDH1A1的乙酰基转移酶为PCAF,而其去乙酰基转移酶为SIRT2。接下来,我们在乳腺癌细胞系中分选了具备乳腺癌干细胞特征的ALDH1高活性亚群,发现其中ALDH1A1的乙酰化水平明显降低。更重要的是,我们用新鲜乳腺癌组织中分离的原代细胞重复上述实验,得到了相同的结果。此外,用模拟乙酰化的突变体蛋白取代内源的ALDH1A1会抑制乳腺癌干细胞的自我更新能力。根据前人报道,Notch通路也可以促进乳腺癌干细胞的自我更新。我们的研究发现,在乳腺癌细胞中激活Notch信号可以上调SIRT2的转录水平,并降低ALDH1A1的乙酰化水平。我们还证明了ALDH1A1的去乙酰化过程参与了Notch通路对乳腺癌干细胞自我更新能力的调节。进一步的动物实验则验证了ALDH1A1的乙酰化能够抑制乳腺癌干细胞的成瘤性和肿瘤生长。我们的研究不但揭示了乳腺癌干细胞具有高ALDH1活性的新机制,而且为针对乳腺癌干细胞的药物设计提供了一个新的靶点。