重磅机制｜同一赖氨酸位点的修饰博弈！JOSD1 操控 PGAM1 泛素化 - 乳酰化分子开关，驱动肝癌代谢重编程与免疫逃逸
发布时间：
2026-06-29
文章标题：
JOSD1 drives hepatocellular carcinoma malignancy by modulating the ubiquitination-lactylation switch on PGAM1
发表期刊：Gut
发表时间：2026-04-28
影响因子：Q1/IF=24.6
通讯作者：于建秀（Jianxiu Yu）
通讯单位：上海交通大学医学院
DOI:10.1136/gutjnl-2025-337331
一、研究背景：后翻译修饰互作成为肿瘤研究新风口
乳酸化（Lactylation,Kla）作为 2019 年被正式报道的新型赖氨酸修饰，跳出了组蛋白转录调控范畴，大量定位于糖酵解代谢酶，直接改写肿瘤代谢表型。 近年来科研热点聚焦于同一位点不同修饰的竞争性调控：同一个赖氨酸，既可以被泛素标记走向蛋白酶体降解，又可以被乳酰基团修饰激活蛋白活性，二者构成此消彼长的分子开关。
肝细胞癌（HCC）高度依赖瓦博格效应，糖酵解持续亢进，乳酸大量堆积，不仅加速肿瘤增殖，还构建免疫抑制微环境，造成 PD-1 单抗单药疗效极差。 去泛素化酶（DUB）是稳定癌蛋白的核心分子，而 JOSD1 作为 Josephin 家族 DUB，在多种实体瘤中异常高表达，但其能否调控代谢酶的乳酰化修饰，一直缺乏直接证据。
本文聚焦核心科学问题：
去泛素化酶 JOSD1 能否调控糖酵解关键酶 PGAM1 同一位点的泛素化 - 乳酰化竞争性修饰，重塑肝癌糖代谢，进而抑制抗肿瘤免疫？
二、核心机制精讲
核心结论一句话总结
JOSD1-AARS1 轴共同管控 PGAM1 第 251 位保守赖氨酸（K251）：JOSD1 擦除 PGAM1-K251 位点的泛素化修饰，阻止蛋白降解；腾出同一位点后，乳酰转移酶 AARS1 随即介导该位点发生乳酰化，双重作用稳定 PGAM1 蛋白、提升酶活性，加剧糖酵解与乳酸蓄积，最终抑制 CD8⁺T 细胞浸润与功能，促进肝癌恶性进展与免疫耐药。
修饰 “开关” 的博弈逻辑
位点竞争：K251 只能二选一 PGAM1 的 K251 是泛素化与乳酰化共用修饰位点。正常状态下，该位点被泛素链修饰，PGAM1 被蛋白酶体降解，糖酵解维持基础水平。
JOSD1 解除泛素降解枷锁 JOSD1 发挥去泛素化酶活性，特异性切除 K251 位泛素标签，PGAM1 蛋白稳定性大幅上升。
空出位点，启动乳酰化活化 泛素被移除后，K251 游离，AARS1 快速催化该位点发生乳酰化修饰。乳酰化进一步增强 PGAM1 催化活性，葡萄糖代谢源源不断流向乳酸合成。
代谢表型转向免疫抑制 细胞内乳酸大量累积，塑造酸性微环境，CD8⁺效应 T 细胞浸润减少、功能耗竭，肿瘤顺利实现免疫逃逸，对抗 PD-1 治疗产生抵抗。
创新亮点提炼：绝大多数研究只单独研究泛素化或者乳酰化；该研究锁定同一个赖氨酸位点的两种修饰相互拮抗，把 DUB 酶和乳酰转移酶串联起来，构建了 “去泛素→促乳酰化” 的级联开关，打通了蛋白稳定性与代谢酶活性双重调控通路。
三、完整技术路线
整篇文章严格遵循 “临床表型→细胞功能→靶蛋白筛选→修饰位点验证→代谢机制→免疫微环境→体内转化” 的递进式设计，实验体系完整闭环：
阶段 1：临床生信筛选，锁定核心分子 JOSD1
3 套独立 HCC 转录组队列富集分析，证实糖酵解通路与患者预后相关性最强；
96 种 DUB 文库联合预后数据筛选，锁定高表达、促糖酵解的候选分子 JOSD1；
临床肝癌组织 IHC、Western blot 验证：癌组织 JOSD1 显著高于癌旁，高表达对应肿瘤更大、生存期更短。
阶段 2：体外细胞功能验证，明确促癌表型
构建 JOSD1 稳定过表达 / 敲低肝癌细胞株（MHCC97H、HepG2）；
增殖、克隆形成、Transwell 侵袭迁移实验，确认 JOSD1 促进 HCC 恶性表型；
蛋白质组 +¹³C 葡萄糖代谢流示踪：JOSD1 特异性上调糖酵解通量，乳酸产量显著上升，TCA 循环无明显变化。
阶段 3：互作蛋白筛选，锁定底物 PGAM1（机制核心起点）
Co-IP + 质谱鉴定 JOSD1 结合蛋白，交集筛选糖酵解酶 PGAM1；
免疫共沉淀、GST pull-down 验证二者直接相互结合；
CHX 蛋白半衰期实验：JOSD1 缩短 PGAM1 泛素介导的降解，提升蛋白稳定性。
阶段 4：修饰互作实验 —— 验证泛素化 - 乳酰化位点开关（全文核心实验）
泛素化 IP 实验：JOSD1 显著降低 PGAM1 整体泛素水平，位点突变锁定关键残基 K251；
乳酰化检测：K251 位点突变后，PGAM1 乳酰化完全消失，证实泛素化与乳酰化竞争同一赖氨酸；
酶活实验：K251 乳酰化修饰直接提升 PGAM1 催化活性；
上下游互作验证：筛选并确认 AARS1 为 PGAM1-K251 的乳酰转移酶，JOSD1 通过清空泛素位点，促进 AARS1 介导的乳酰化。
阶段 5：代谢→免疫微环境表型验证
检测胞内乳酸浓度；
共培养体系：JOSD1 高表达细胞上清抑制 CD8⁺T 细胞增殖与 IFN-γ 分泌；
流式检测肿瘤浸润淋巴细胞，确认 JOSD1 减少瘤内 CD8⁺T 细胞浸润。
阶段 6：体内动物实验 + 治疗转化
裸鼠皮下成瘤 + 免疫健全小鼠原位肝癌模型；
肝脏特异性抑制 JOSD1，肿瘤生长受抑、乳酸水平下降、CD8⁺T 细胞浸润回升；
联合给药：JOSD1 抑制剂与抗 PD-1 单抗联用产生显著协同抑瘤效果，延长荷瘤小鼠生存期。
四、研究核心创新点
创新点 1：机制层面 —— 首次构建 “同一位点泛素化 - 乳酰化竞争性分子开关”
打破泛素化、乳酰化各自独立研究的常规，证实 PGAM1-K251 是两种修饰的竞争位点。JOSD1 作为上游开关，通过去泛素化解除位点占用，顺式促进乳酰化，同时实现 “蛋白稳得住 + 酶活提得高” 双重调控，开辟非组蛋白修饰交叉对话新模式。
创新点 2：分子通路创新，串联 DUB 酶与乳酰转移酶
首次将去泛素化酶 JOSD1 与乳酰转移酶 AARS1 串联成调控轴，打通 “蛋白稳态 — 代谢酶翻译后修饰 — 糖酵解重编程” 的完整通路，解释了肝癌乳酸大量蓄积的上游分子诱因。
创新点 3：表型从代谢延伸至肿瘤免疫，提升研究深度
绝大多数 PGAM1 相关研究只停留在细胞增殖代谢，本研究继续向下游延伸，把 PGAM1 修饰异常和乳酸介导的 T 细胞耗竭联系起来，完美衔接代谢重编程与肿瘤免疫抑制微环境。
创新点 4：临床转化完整闭环，具备靶向药物开发价值
从临床样本出发，落脚于动物联合免疫治疗：证实靶向 JOSD1 可以逆转免疫耐药，为肝癌抗 PD-1 治疗提供全新联合靶点，兼具基础机制与转化医学价值。
创新点 5：实验技术设计严谨，修饰互作证据链无短板
同时运用泛素组、乳酰化修饰 IP、位点突变、代谢流示踪、酶活检测、CHX 降解实验，严格区分 “泛素化调控稳定性，乳酰化调控酶活性” 两种独立功能，避免两种修饰的功能混淆。
赖氨酸位点的 “修饰争夺战” 正在成为代谢肿瘤学的下一个热点。这篇文章用一条清晰完整的证据链，完美演绎了泛素化与乳酰化的交叉对话，把单纯的蛋白修饰研究升级为 “分子开关 — 代谢重塑 — 免疫微环境 — 联合免疫治疗” 的系统性工作，非常值得我们借鉴整体课题架构与实验逻辑。
相关新闻
微信公众号