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生酮飲食(KD)是一種以高脂肪、低碳水化合物、充足蛋白質(zhì)為比例的飲食方式KD能夠減少葡萄糖的利用,將游離脂肪酸在肝臟中轉(zhuǎn)化為酮體,包括乙酰乙酸、B-羥基丁酸(B-0HB)和丙酮,其中β-0HB含量最為豐富。此外,KD在癲癇、內(nèi)分泌和代謝紊亂、神經(jīng)系統(tǒng)疾病,甚至癌癥等疾病中能夠表現(xiàn)出一定的治療效果。

KD可提高一種新型的蛋白質(zhì)翻譯后修飾一賴氨酸B-羥基丁酰化(Kbhb)的修飾水平。該研究團(tuán)隊(duì)對(duì)KD小鼠肝臟進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、賴氨酸B-羥基丁酰化組學(xué)的多組學(xué)分析,結(jié)果表明KD通過(guò)Kbhb調(diào)控多種與癌癥密切相關(guān)的代謝途徑,尤其是糖酵解和三羧酸循環(huán);為了找到發(fā)揮重要功能的Kbhb位點(diǎn),該研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了賴氨酸功能性位點(diǎn)預(yù)測(cè)框架pFunK,以預(yù)測(cè)功能性Kbhb位點(diǎn)。通過(guò)算法預(yù)測(cè)、細(xì)胞實(shí)驗(yàn)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)等進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)KD攝入或添加B-0HB可增加縮醛酶B(ALDOB)的K108位Kbhb修飾水平,降低ALDOB活性,調(diào)節(jié)哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號(hào)通路和糖酵解途徑,從而抑制肝癌細(xì)胞的增殖;將K108位突變?yōu)镼(谷氨酰胺)可導(dǎo)致肝癌進(jìn)程發(fā)生改變。另外pFunK還可以擴(kuò)展到其他類型的賴氨酸酰化的研究,如賴氨酸乙酰化(Kac)、賴氨酸乳酸化(Kla)和賴氨酸巴丁酰化(Kcr)。該研究團(tuán)隊(duì)的工作不僅揭示了ALDOB LyS108bhb在調(diào)控癌癥代謝中的關(guān)鍵作用,還為預(yù)測(cè)功能重要的賴氨酸修飾位點(diǎn)提供了一種普遍適用的算法。