Acly-flox 基因敲除小鼠

Acly，全称ATP-citrate lyase，是一种关键的代谢酶，在细胞内参与柠檬酸循环和脂肪酸合成等代谢途径。Acly通过将ATP与柠檬酸结合，催化产生乙酰辅酶A（acetyl-CoA），后者是脂肪酸合成和胆固醇合成等生物合成途径的重要前体。此外，acetyl-CoA还可以作为组蛋白乙酰化的供体，影响基因表达和染色质结构。因此，Acly在细胞的能量代谢和基因表达调控中发挥着重要作用。

在结肠癌中，Acly的表达水平升高，并且与肿瘤的侵袭和转移密切相关。研究发现，Acly可以通过与CTNNB1（beta-catenin 1）蛋白相互作用，稳定CTNNB1蛋白，并促进其从细胞质转移到细胞核，进而增强CTNNB1的转录活性，促进结肠癌细胞的迁移和侵袭能力[1]。此外，Acly的表达水平与CTNNB1蛋白的表达水平呈正相关，且与结肠癌的转移密切相关[1]。

在肝脏缺血再灌注（IR）损伤中，Acly也发挥着重要作用。研究发现，Acly在肝细胞中高表达，并且可以通过产生乙酰辅酶A，影响组蛋白乙酰化和染色质结构。在肝细胞中特异性敲除Acly后，肝脏IR损伤加重[2]。进一步研究发现，IR可以诱导Acly在肝细胞中的核转位，从而增加核内乙酰辅酶A的供应，增强组蛋白H3K9的乙酰化，并激活Foxa2信号通路，发挥保护作用[2]。

Acly还在T细胞的代谢和功能中发挥着重要作用。研究发现，CD8 T细胞对感染的反应依赖于Acly产生的乙酰辅酶A。Acly缺陷的CD8 T细胞可以通过乙酰辅酶A合酶短链家族成员2（ACSS2）介导的乙酸依赖性途径产生乙酰辅酶A，以维持其效应功能[3]。

此外，Acly还与心血管疾病的发生发展密切相关。研究发现，Acly的遗传抑制与降低低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平，降低心血管事件风险有关，且没有增加癌症风险[4]。

在非酒精性脂肪性肝炎（NASH）和肝纤维化中，Acly也发挥着重要作用。研究发现，抑制Acly可以减少肝脏脂肪变性和肝纤维化，并抑制肝星状细胞的活化。同时，GLP-1R激动剂可以降低体重、胰岛素抵抗和脂肪变性，但不会改善纤维化。联合使用Acly抑制剂和GLP-1R激动剂可以进一步减少肝脏脂肪变性、肝细胞气球样变性和肝纤维化，并改善NASH的预后[5]。

在Th17细胞的代谢和功能中，Acly也发挥着重要作用。研究发现，葡萄糖转运蛋白GLUT3是Th17细胞效应功能所必需的。GLUT3依赖的葡萄糖摄取控制着一个代谢-转录回路，调节Th17细胞的致病性。代谢组学、表观遗传学和转录组学分析将GLUT3与线粒体葡萄糖氧化和Acly依赖的乙酰辅酶A生成联系起来，作为炎症基因表达表观遗传调控的限速步骤[6]。

在神经系统中，Acly也发挥着重要作用。研究发现，疾病相关的星形胶质细胞亚群在神经疾病中发挥着重要作用，包括多发性硬化和实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）。研究发现，星形胶质细胞记忆是由代谢酶Acly控制的，Acly产生乙酰辅酶A，用于组蛋白乙酰转移酶p300控制染色质可及性。在急性EAE和慢性多发性硬化症病变中，Acly+p300+记忆星形胶质细胞的数量增加，其遗传失活可以减轻EAE。此外，在慢性多发性硬化症病变中，也检测到了炎症记忆表型[7]。

在巨噬细胞中，Acly也发挥着重要作用。研究发现，病原体相关分子模式（PAMPs）如脂多糖（LPS）或脂磷壁酸（LTA）可以刺激巨噬细胞，驱动其向促炎表型转变，并诱导代谢重编程以维持细胞功能。研究发现，Acly在人类PBMC来源的巨噬细胞中存在短暂的核转位。蛋白质免疫沉淀揭示了核Acly在NF-κB乙酰化和随后其完全激活中的作用。值得注意的是，在脓毒症的早期超炎症阶段，会触发Acly介导的NF-κB乙酰化。Acly/NF-κB轴增加包括SLC25A1在内的促炎基因的表达水平，从而促进SLC25A1和Acly基因参与的促炎回路的存在[8]。

在肝细胞癌（HCC）中，Acly也发挥着重要作用。研究发现，HCC细胞表现出增强的能力来维持内质网（ER）稳态，并在微环境刺激下劫持ER应激通路以促进恶性表型。代谢重编程是肿瘤细胞适应微环境变化的一个已知标志。然而，尚不清楚肿瘤细胞如何响应ER应激来协调代谢重编程和肿瘤进展。研究发现，SEC63是HCC细胞代谢的一个新的调节因子。在ER应激下，IRE1α通路介导的SEC63在T537位点的磷酸化导致SEC63的激活。然后，SEC63上调ACLY的稳定性以增加乙酰辅酶A和脂肪合成的供应，这有利于提高ER容量。同时，SEC63也进入细胞核，以增加核内乙酰辅酶A的产生，从而上调未折叠蛋白反应靶点，以改善ER稳态。重要的是，SEC63与ACLY协调，在细胞核中表观遗传地调节Snail1的表达。因此，SEC63促进了HCC细胞的转移，而这些作用可以通过ACLY抑制来逆转。临床上，HCC组织标本中SEC63的表达显著上调，并与ACLY的表达呈正相关。重要的是，SEC63的高表达预测了HCC患者的不良预后[9]。

在结直肠癌肝转移中，Acly也发挥着重要作用。研究发现，肿瘤细胞来源的外泌体与基质之间的通讯在促进前转移生态位形成和肿瘤转移中起着不可替代的作用。研究发现，HSPC111是在与结直肠癌细胞衍生的外泌体孵育的肝星状细胞（HSCs）中上调的主要基因。在异种移植小鼠模型中，结直肠癌细胞衍生的外泌体HSPC111促进了前转移生态位形成和结直肠癌肝转移（CRLM）。一致的是，与没有肝转移的结直肠癌患者相比，肝转移的结直肠癌患者血清外泌体、原发肿瘤和肝转移癌相关成纤维细胞（CAFs）中HSPC111的水平更高。机制上，HSPC111通过磷酸化ATP-citrate lyase（ACLY）改变CAFs的脂质代谢，上调乙酰辅酶A的水平。乙酰辅酶A的积累进一步通过增加CAFs中H3K27的乙酰化促进CXCL5的表达和分泌。此外，CXCL5-CXCR2轴增强了外泌体HSPC111从结直肠癌细胞中的分泌，并促进了肝转移。这些结果揭示了结直肠癌细胞衍生的外泌体HSPC111通过在CAFs中重编程脂质代谢来促进前转移生态位形成和CRLM，并暗示HSPC111可能是预防CRLM的潜在治疗靶点[10]。

综上所述，Acly是一种重要的代谢酶，在多种生物学过程中发挥着重要作用。Acly不仅参与细胞的能量代谢和脂肪酸合成，还参与基因表达调控和染色质结构调控。此外，Acly还与多种疾病的发生发展密切相关，包括结肠癌、肝脏IR损伤、心血管疾病、NASH和肝纤维化、Th17细胞介导的炎症性疾病、神经疾病和HCC等。因此，Acly的研究有助于深入理解细胞的代谢和基因表达调控机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。