基因ACACA,也称为乙酰辅酶A羧化酶α,是一种关键酶,负责控制脂肪酸合成的速率。ACACA在脂质代谢中发挥着重要作用,其功能异常与多种代谢性疾病和癌症的发生发展密切相关。本研究将基于最新的研究成果,对ACACA基因的功能及其在疾病中的作用进行综述。
ACACA在脂质代谢中的作用
ACACA在脂质代谢中起着核心作用,其功能主要表现为:
1. 脂肪酸合成:ACACA催化乙酰辅酶A转化为丙二酰辅酶A,这是脂肪酸合成过程中的限速步骤。ACACA的表达水平直接影响脂肪酸的合成速率[1]。
2. 脂肪酸氧化:ACACA的活性受到AMPK-PPARα-CPT1A信号通路的调控。抑制ACACA的表达可以激活PPARα/CPT1A通路,促进脂肪酸的β氧化,减少细胞内脂质积累[1]。
3. 线粒体功能:ACACA还参与线粒体功能的调控。抑制ACACA的表达可以改善线粒体功能障碍,降低氧化应激,增加线粒体膜电位,提高ATP产生,并上调线粒体呼吸链复合物和AMPK蛋白的表达[1]。
ACACA与疾病的关系
1. 非酒精性脂肪肝(NAFLD):ACACA在NAFLD的发生发展中起着重要作用。高脂饮食诱导的NAFLD模型中,ACACA的表达水平升高,抑制ACACA的表达可以减轻肝脏脂质积累,改善线粒体功能,降低氧化应激,并激活PPARα/CPT1A通路,从而抑制NAFLD的发展[1]。
2. 乳脂含量:ACACA基因在羊乳脂含量中起着潜在的作用。研究发现,ACACA基因编码区的单核苷酸多态性与羊乳脂含量存在显著关联,提示ACACA可能是羊乳脂含量的候选基因[2]。
3. 肝细胞癌(HCC):ACACA在HCC的发生发展中起着关键作用。ACACA的高表达与HCC患者的不良预后相关。ACACA通过促进肿瘤进展,增强肿瘤细胞的干性和药物耐药性,在HCC的发生发展中发挥重要作用[3]。
4. 前列腺癌(PCa):ACACA在PCa的发生发展中起着重要作用。ACACA的高表达与PCa患者的预后不良相关。抑制ACACA的表达可以降低PCa细胞的恶性程度,抑制肿瘤生长,并改善线粒体功能[4,5]。
5. 结直肠癌(CRC):ACACA在CRC的发生发展中起着潜在的作用。ACACA的表达水平与CRC患者的预后相关,ACACA可能是CRC的潜在治疗靶点[6]。
6. 乙酰辅酶A羧化酶缺乏症:ACACA基因的突变是乙酰辅酶A羧化酶缺乏症的主要原因。乙酰辅酶A羧化酶缺乏症患者表现为肌张力低下、运动和智力发育迟缓、肌肉无力、语言障碍、面部畸形和生长迟缓等症状[7]。
7. 乳脂代谢:ACACA基因在乳脂代谢中起着重要作用。ACACA基因的表达水平与奶牛的乳脂含量相关,ACACA基因可能是奶牛乳脂含量的候选基因[8]。
综上所述,ACACA基因在脂质代谢、线粒体功能以及多种疾病的发生发展中发挥着重要作用。研究ACACA基因的功能及其在疾病中的作用,有助于深入理解脂质代谢的调控机制,为相关疾病的预防和治疗提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Dong, Jian, Li, Muzi, Peng, Runsheng, Qiao, Zilin, Sun, Na. 2024. ACACA reduces lipid accumulation through dual regulation of lipid metabolism and mitochondrial function via AMPK- PPARα- CPT1A axis. In Journal of translational medicine, 22, 196. doi:10.1186/s12967-024-04942-0. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38395901/
2. Moioli, B, Scatà, M C, De Matteis, G, Catillo, G, Napolitano, F. 2013. The ACACA gene is a potential candidate gene for fat content in sheep milk. In Animal genetics, 44, 601-3. doi:10.1111/age.12036. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23488977/
3. Zhengdong, Ai, Xiaoying, Xing, Shuhui, Fu, Xi, Tang, Wanqian, Liu. 2024. Identification of fatty acids synthesis and metabolism-related gene signature and prediction of prognostic model in hepatocellular carcinoma. In Cancer cell international, 24, 130. doi:10.1186/s12935-024-03306-4. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38584256/
4. Wu, Yu-Peng, Zheng, Wen-Cai, Huang, Qi, Xue, Xue-Yi, Xu, Ning. 2023. ND630 controls ACACA and lipid reprogramming in prostate cancer by regulating the expression of circKIF18B_003. In Journal of translational medicine, 21, 877. doi:10.1186/s12967-023-04760-w. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38049827/
5. Zhang, Hui, Liu, Shaoyou, Cai, Zhouda, Tan, Huijing, Zhong, Weide. 2021. Down-regulation of ACACA suppresses the malignant progression of Prostate Cancer through inhibiting mitochondrial potential. In Journal of Cancer, 12, 232-243. doi:10.7150/jca.49560. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33391420/
6. Du, Songtao, Zeng, Furong, Sun, Huiyan, Yin, Mingzhu, Cui, Binbin. . Prognostic and therapeutic significance of a novel ferroptosis related signature in colorectal cancer patients. In Bioengineered, 13, 2498-2512. doi:10.1080/21655979.2021.2017627. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35067161/
7. Shafieipour, Negin, Jafari Khamirani, Hossein, Kamal, Neda, Dianatpour, Mehdi, Dastgheib, Seyed Alireza. 2023. The third patient of ACACA-related acetyl-CoA carboxylase deficiency with seizure and literature review. In European journal of medical genetics, 66, 104707. doi:10.1016/j.ejmg.2023.104707. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36709796/
8. Soares, R A N, Vargas, G, Muniz, M M M, Schenkel, F, Squires, E J. 2020. Differential gene expression in dairy cows under negative energy balance and ketosis: A systematic review and meta-analysis. In Journal of dairy science, 104, 602-615. doi:10.3168/jds.2020-18883. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33189279/