乙酰化分析与组学技术在细胞功能与疾病研究中的应用

乙酰化作为翻译后修饰（Post-translational modifications, PTMs）重要组成部分，广泛参与细胞内关键生物学过程的精细调控。特别是赖氨酸乙酰化（Lysine acetylation），由于其高度可逆性和代谢依赖性，成为连接表观遗传、代谢通路与信号网络的桥梁。近年来，基于质谱的大规模乙酰化组学（Acetylomics）平台日益成熟，细胞内乙酰化修饰图谱得以系统地描绘，揭示其在基因表达调控、能量代谢平衡、细胞周期进程乃至免疫应答等方面的动态作用机制。更重要的是，乙酰化在多种疾病状态中的异常变化，已成为癌症、神经退行性疾病、炎症性疾病等研究中的重要切入点，乙酰化靶点也逐步被纳入药物研发管线。

 

一、乙酰化修饰的生物学意义

1、表观遗传调控

乙酰化最早在组蛋白修饰中被发现。组蛋白H3和H4尾部的赖氨酸乙酰化可中和正电荷，削弱其与DNA的相互作用，进而导致染色质松散、促进转录激活。例如，H3K9ac、H3K27ac是经典的转录活性标志。

 

2、非组蛋白乙酰化与信号通路调节

乙酰化不仅限于组蛋白。许多非组蛋白，如p53、NF-κB、FOXO等关键转录因子也受到乙酰化调控，影响其稳定性、转录活性和核定位。例如，p53的乙酰化可增强其DNA结合能力，诱导细胞周期阻滞或凋亡。

 

3、代谢网络的调控节点

近年来研究表明，代谢酶广泛存在乙酰化修饰。乙酰化通过调节酶的活性、复合体组装或亚细胞定位，深刻影响糖酵解、TCA循环、脂肪酸代谢等核心代谢路径。代谢状态也反过来通过乙酰辅酶A等底物浓度调控乙酰化水平，构成反馈调控回路。

 

二、乙酰化组学分析的技术路径

1、富集策略：挑战低丰度与高动态范围

乙酰化肽段通常丰度较低，需通过特异性抗体进行富集。常用方法包括：

（1）免疫亲和富集（Immunoaffinity enrichment）：利用抗乙酰赖氨酸抗体捕获修饰肽段。

（2）串联质谱标签（TMT/iTRAQ）结合富集：可实现定量分析。

（3）交叉富集技术（e.g. SCX + IAP）：提高覆盖度与特异性。

 

2、质谱平台与数据解析

当前主流采用LC-MS/MS结合高分辨率Orbitrap平台，配合数据依赖采集（DDA）或数据独立采集（DIA）策略，对乙酰化位点进行全面鉴定与定量。

（1）常用软件包括：

 

• MaxQuant：用于修饰位点的鉴定与定位概率评估。
• Spectronaut / DIA-NN：支持高通量DIA数据处理。
• PTM-SEA：结合通路富集分析，解析生物学意义。

 

三、乙酰化在疾病机制研究中的应用进展

1、癌症研究：乙酰化作为潜在靶点

在多种癌症中，乙酰化水平呈现广泛重编程。例如，肝癌、结直肠癌等中多个代谢酶（如PKM2、IDH1）发生乙酰化改变，影响肿瘤代谢重编程。HDAC抑制剂作为表观遗传药物正逐步进入临床。此外，p53、BRCA1等关键肿瘤抑制因子的乙酰化状态也直接影响其功能，成为抗肿瘤干预的新靶点。

 

2、神经退行性疾病：蛋白稳态失衡的信号

乙酰化修饰与阿尔茨海默病（AD）、帕金森病等疾病密切相关。研究发现，Tau蛋白、α-synuclein等关键病理蛋白的乙酰化影响其聚集性与清除效率，提示乙酰化调控可能介入神经毒性过程。

 

3、炎症与免疫调控

NF-κB、STAT家族等炎症信号通路的核心分子，其活性常受乙酰化调控。通过调控组蛋白乙酰化也可改变免疫细胞命运决定，例如调控巨噬细胞M1/M2分化、T细胞亚型分化等。

 

四、多组学整合：从乙酰化到系统层级理解

1、乙酰化组学 + 转录组学

将乙酰化谱与RNA-seq数据结合，有助于建立“修饰-表达”调控网络。例如，识别某些乙酰化增强子区域（如H3K27ac高峰）对下游基因表达的影响。

 

2、乙酰化组学 + 蛋白质组学/磷酸化组学

乙酰化常与磷酸化、泛素化等发生交叉调控（crosstalk）。联合分析可揭示复杂的信号调控节点。例如，在细胞应激下，某些关键通路蛋白表现出磷酸化与乙酰化同时改变，提示协同调控机制。

 

乙酰化作为细胞调控网络中的核心修饰，其研究已逐渐从单一位点走向组学层面，进而整合进多组学框架中。未来，结合空间组学、单细胞技术、AI算法等新兴工具，乙酰化研究将在疾病机制解析、药物靶点发现和精准治疗策略制定中发挥更加重要的作用。如果您正在进行乙酰化相关课题或希望探索蛋白翻译后修饰在疾病中的作用，百泰派克生物科技将是您值得信赖的合作伙伴。

 

 

 

百泰派克生物科技特色项目

 

一、蛋白测序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪及岛津公司埃德曼降解测序系统对蛋白质序列进行分析，提供基于质谱的蛋白测序分析服务，包括对蛋白质的氨基酸组成分析，N端测序，C端测序和全序列分析，以及基于埃德曼降解的蛋白质N端序列分析服务。对于未知理论序列的蛋白质，提供基于从头测序法的蛋白质从头测序服务，对蛋白序列进行分析。

 

※服务优势：

1.采用目前世界上先进的质谱仪器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可实现对所测定靶蛋白序列 100% 的覆盖;

3.可测定蛋白N端多达 70个氨基酸序列;

4.可测定多种形式的样品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白条带;

5.样品用量低: 蛋白样品仅需 5-10ug，即可完成检测;

6.测序不受N端封闭，PEC和和糖基化等N端修饰的影响。

 

 

二、蛋白质组学

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，提供定量蛋白质组学、靶向蛋白质组学、多肽组学、翻译后修饰蛋白组学等多种蛋白质组学分析服务。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4D蛋白质组学服务，助力微量样本蛋白组学、大样本群医学及高通量修饰组学等研究工作。

 

※服务优势：

1 .高通量定量蛋白分析:多对照组大规模实验分析，发现新的生物标记物;

2.体内体外多种蛋白质标记方法，适用于分析组织、细胞、血液等多种样品;

3.质谱分析灵敏度高，实验结果重复度高;

4.可检测较低丰度蛋白，线性范围广;

5.专业生物信息学分析，分析更系统准确。

 

 

三、单细胞质谱流式技术分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm质谱流式系统进行单细胞质谱流式技术分析，采用金属元素标记物（通常是金属元素标记的特异抗体）标记细胞表面和内部的分子，然后用流式细胞原理分离单个细胞，再用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析单个细胞的原子质量谱，最后将原子质量谱数据转换为细胞表面和内部的信号分子表达量。

 

※服务优势：

1.技术先进，填补技术空白

采用金属标记抗体技术，避免了传统流式荧光通道少且易相互影响的问题。可在单细胞层面上对多种指标同时进行表征，百泰派克生物科技可做到同时检测51个目标蛋白。

2.分析数量大，成本较低

单细胞RNAseq受成本等因素限制，所有样本细胞汇总的分析数目一般在2x10^4个左右，而流式质谱技术一次（单样本）就可分析至少10^5的细胞，实现了数量级的提高，且成本不高于单细胞RNAseq。

3.应用前景大

①流式质谱结果可以给出细胞亚群的变化，在临床诊断、疾病机制研究等方面具有极大的研究前景；

②将金属标签技术与其他技术结合会有新应用方向。除常规蛋白外，质谱流式细胞技术还可用于蛋白翻译后修饰；

③可检测细胞存活率、细胞大小、mRNA转录子表达量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

 

 

四、基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现

百泰派克生物科技的基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现一站式解决方案包括我们专有的、高度敏感的免疫肽富集和鉴定方案。我们能够帮助您实现10,000个以上I型多肽和10,000个以上II型多肽的鉴定和识别。通过我们优化的高通量免疫多肽组学分析平台进行免疫肽组学分析，可从最小的样品材料中进行可重复的识别和定量。该服务可以应用于大规模的研究，旨在助力科研工作者寻找癌症、免疫疾病及传染病的解决方案，深入挖掘未知的靶标。

 

 

五、生物药物表征

百泰派克基于高分辨率质谱技术，MALDI TOF，高效色谱分离技术，提供一系列完善的生物药物分析方案，从蛋白质、多肽、抗体、疫苗等生物制品的氨基酸组成和一级结构分析，到产品变异性和纯度分析。旨在提供优质生物药物分析服务，帮助生物医药生产商提高生物药物品质。

 

 

百泰派克生物科技七大检测平台

 

 

 

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物质谱多组学优质服务商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于为生物/制药和医疗器械行业提供质量控制检测和项目验证等专业服务。公司实验室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法规和指导原则，通过CNAS/ISO9001双重质量体系认证，建立了完备的质量体系，数据冷热/异地备份，设备定期计量/期间核查，软件审计追踪，为客户提供一体化解决方案和技术服务，支持新药研发、药物申报注册和生产放行。

1.公司采用ISO9001质量控制体系，专业提供以质谱为基础的CRO检测分析服务；

2.获国家CNAS实验室认可，为客户提供符合全球药政法规的药物质量研究服务；

3.业务范围覆盖蛋白质组学、多肽组学、代谢组学、生物药物表征、单细胞分析、单细胞质谱流式、生信云分析以及多组学生物质谱整合分析等；

4.七大质量控制检测平台，满足您一站式服务需求；

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