運(yùn)動(dòng)與蛋白質(zhì)?；揎椀难芯窟M(jìn)展*

黃文華 張靖博 陳雪飛 張 靚

（北京師范大學(xué)體育與運(yùn)動(dòng)學(xué)院，北京100875）

蛋白質(zhì)的翻譯后修飾（post-translational modification，PTM）是調(diào)節(jié)細(xì)胞生物學(xué)功能的一種基本機(jī)制，是在專(zhuān)一酶作用下，于蛋白質(zhì)側(cè)鏈、N端或C端的特定氨基酸殘基上，以共價(jià)鍵的方式結(jié)合化學(xué)小分子基團(tuán)的過(guò)程。蛋白質(zhì)修飾通過(guò)改變蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性、電荷狀態(tài)、疏水性、構(gòu)象、局部性質(zhì)和活性等，對(duì)蛋白質(zhì)生物學(xué)功能進(jìn)行動(dòng)態(tài)地精細(xì)調(diào)節(jié)。目前已發(fā)現(xiàn)的PTMs 達(dá)450 余種［1］，根據(jù)修飾的蛋白質(zhì)不同可將PTM 分為組蛋白翻譯后修飾和非組蛋白翻譯后修飾，組蛋白翻譯后修飾是發(fā)生在細(xì)胞核中組蛋白的修飾，而非組蛋白翻譯后修飾主要發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)和線(xiàn)粒體蛋白。蛋白質(zhì)磷酸化、甲基化、泛素化、SUMO化、硫化和乙?；揎棧╨ysine acetylation，Kac）已被大家熟知，近年來(lái)隨著質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展，蛋白質(zhì)賴(lài)氨酸的酰化修飾陸續(xù)被報(bào)道，正成為PTM研究領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。

?；揎検菍Ⅴ；o酶A中的酰基在?；D(zhuǎn)移酶的催化下添加到蛋白質(zhì)賴(lài)氨酸殘基上的修飾類(lèi)型。Kac是最早發(fā)現(xiàn)的?；揎?，近年來(lái)又有十余種新型?；揎棻淮_證，這些酰化修飾可以單獨(dú)或者協(xié)同作用，廣泛參與多種細(xì)胞與分子生物學(xué)調(diào)控，如線(xiàn)粒體氧化代謝、DNA 損傷修復(fù)、生物鐘調(diào)控、細(xì)胞自噬與凋亡等，與肥胖、糖尿病、抑郁癥、精子發(fā)育異常和癌癥等多種相關(guān)疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)，引起了學(xué)者們的廣泛關(guān)注。

運(yùn)動(dòng)是影響蛋白質(zhì)?；揎椀闹匾蛩刂?。一方面，運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝、氧化應(yīng)激等改變體內(nèi)代謝小分子水平，為酰化修飾提供豐富的供體；另一方面，運(yùn)動(dòng)還能改變酰基轉(zhuǎn)移酶或去酰化酶的活性，調(diào)控蛋白質(zhì)?；揎椝?。本文將對(duì)蛋白質(zhì)?；揎椀母艣r和運(yùn)動(dòng)對(duì)?；揎椀恼{(diào)節(jié)及作用進(jìn)行綜述。

1 蛋白質(zhì)酰化修飾的概述

自1963 年發(fā)現(xiàn)Kac 以來(lái)［2］，在近十余年的研究中又逐步發(fā)現(xiàn)了蛋白質(zhì)丙酰化（2007）、丁?；?007）、琥珀?；?011）、巴豆?；?011）、丙二?；?011）、戊二?；?014）、2-羥基異丁?；?014）、β-羥基丁?；?016） 和乳酸化（2019），總共10 種?；揎?。?；磻?yīng)是由?；o酶A（acyl-coenzyme A，Acyl-CoA）作為酰基的供體，在組蛋白?；D(zhuǎn)移酶（histone acetyl transferases，HAT）的催化下，將?；D(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)的賴(lài)氨酸殘基上的過(guò)程。其逆反應(yīng)是由組蛋白去酰化酶（histone deacetylases，HDAC）催化的去酰化過(guò)程。值得注意的是，HAT 和HDAC 首先發(fā)現(xiàn)于組蛋白?；揎?，但在后續(xù)非組蛋白?；揎椫型瑯影l(fā)現(xiàn)是HAT 和HDAC 起作用，因此國(guó)內(nèi)外均沿用了HAT 和HDAC 的命名用于組蛋白/非組蛋白?；揎椷^(guò)程。其中，?；D(zhuǎn)移酶被稱(chēng)為寫(xiě)入蛋白（writer），去?；阜Q(chēng)為擦除蛋白（eraser），能識(shí)別賴(lài)氨酸殘基?；揎椀牡鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)域稱(chēng)為閱讀器（reader）。

1.1 ?；念?lèi)型

酰基根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)主要分為3種類(lèi)型：疏水性?；⑺嵝怎；蜆O性?；▓D1）。賴(lài)氨酸位點(diǎn)結(jié)合的?；煌八鼈冎g的相互競(jìng)爭(zhēng)或協(xié)同效應(yīng)，都可能會(huì)左右蛋白質(zhì)的功能。不同的代謝狀況，比如饑餓、運(yùn)動(dòng)、糖脂代謝紊亂、生酮飲食等，均會(huì)使體內(nèi)酰基的水平發(fā)生變化，?；臐舛雀淖冇謺?huì)通過(guò)調(diào)節(jié)組蛋白修飾，作用于轉(zhuǎn)錄水平，因此有研究者認(rèn)為，組蛋白?；羌?xì)胞內(nèi)代謝狀態(tài)的感受器，發(fā)揮關(guān)鍵的代謝穩(wěn)態(tài)調(diào)控作用［3］。

Fig.1 The structure and classification of acyl groups圖1 ?；慕Y(jié)構(gòu)及分類(lèi)

1.2 酰基轉(zhuǎn)移酶/去?；富?/h3>

到目前為止，已在人類(lèi)基因組中鑒定了17～22個(gè)經(jīng)典HAT，常見(jiàn)的?；D(zhuǎn)移酶家族有通用控制核苷酸合成5 相關(guān)N-乙酰轉(zhuǎn)移酶（general control nonderepressible 5-related N-acetyltransferases，GNAT）、 腺 病 毒E1A 相 關(guān) 的300 kDa 蛋 白（adenoviral E1A binding protein of 300 kDa，P300）/環(huán)磷酸腺苷反應(yīng)元件結(jié)合蛋白的結(jié)合蛋白（CREB binding protein，CBP）和MYST 家族（命名來(lái)自初始成員MOZ、Ybf2/Sas3、Sas2 和TⅠP60首字母）（表1），其中GNAT和P300/CREB是最具特征性、作用最強(qiáng)的酰化酶家族［4］。

去酰化酶分為Zn2+依賴(lài)性HDACs （由HDAC1～11 組成的Ⅰ、ⅠⅠ、ⅠV 類(lèi)酶）和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+）依賴(lài)的HDAC（由sirtuin 沉默調(diào)節(jié)蛋白家族1～7 形成的ⅠⅠⅠ類(lèi)酶）。Ⅰ類(lèi)酶（HDAC1～3、8）主要定位于細(xì)胞核，而Ⅱ類(lèi)（Ⅱa：HDAC4～7、Ⅱb：HDAC9～10）和ⅠV類(lèi)（HDAC11）酶通常在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)之間穿梭（表2）。HAT/HDAC 的活性影響著蛋白質(zhì)?；揎椀钠胶猓虼苏{(diào)控HAT/HDAC活性是研究蛋白質(zhì)?；揎椀闹匾侄?。

Table 1 Common histone acyltransferase families and members表1 常見(jiàn)組蛋白酰基轉(zhuǎn)移酶家族及成員

Table 2 Common histone deacetylase types and members表2 常見(jiàn)組蛋白去?；割?lèi)別及成員

1.3 閱讀器

閱讀器（reader）是一類(lèi)能夠特異性識(shí)別修飾位點(diǎn)的蛋白質(zhì)分子，其與修飾位點(diǎn)結(jié)合，募集染色質(zhì)重塑因子和轉(zhuǎn)錄因子等相關(guān)蛋白質(zhì)于特定的基因轉(zhuǎn)錄位點(diǎn)，從而改變RNA 聚合酶的活性，參與眾多基因的轉(zhuǎn)錄及表達(dá)調(diào)控。Reader具有不同的結(jié)構(gòu)特征，但每種蛋白質(zhì)分子都至少含有1個(gè)或多個(gè)在進(jìn)化上高度保守的結(jié)構(gòu)域，通過(guò)這些結(jié)構(gòu)域來(lái)識(shí)別多種共價(jià)修飾。目前已發(fā)現(xiàn)的有YEATS 結(jié)構(gòu)域、DPF （double PHD finger） 結(jié) 構(gòu) 域 和 溴 結(jié) 構(gòu) 域（bromodomain）等，其中溴結(jié)構(gòu)域是發(fā)現(xiàn)最早的?；揎梤eader［5］。每種結(jié)構(gòu)域蛋白又有多種不同亞型，比如YEATS 結(jié)構(gòu)域家族蛋白就包括YAF9、ENL、AF9、TAF14、SAS5 蛋白，YEATS 也是這些成員的首字母縮寫(xiě)。Reader是非常理想的小分子靶標(biāo)，在靶向新型藥物的開(kāi)發(fā)中具有巨大的潛力。當(dāng)前，有超過(guò)30 項(xiàng)臨床試驗(yàn)評(píng)估了各種溴結(jié)構(gòu)域抑制劑，為多種人類(lèi)疾病提供新的靶向表觀(guān)遺傳治療，包括癌癥、自身免疫性疾病和代謝性疾?。?］。

1.4 蛋白質(zhì)?；揎椀墓δ?/h3>

結(jié)構(gòu)相似的?；?，其酰化修飾位點(diǎn)、?；D(zhuǎn)移酶/去?；讣靶揎椇蠊δ芤捕枷嗨?。例如Kac、賴(lài)氨酸丙?；╨ysine propionylation，Kpr）、賴(lài)氨酸丁酰化（lysine butyrylation，Kbu）和賴(lài)氨酸巴豆酰化（lysine crotonylation，Kcr）都含有疏水性的?；?，它們的結(jié)構(gòu)特性使組蛋白和DNA 緊密性降低，增強(qiáng)了啟動(dòng)子區(qū)域和轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)，并且它們有著相同的?；D(zhuǎn)移酶（P300/CBP）和去?；福⊿ⅠRT1～3）。同樣在含有酸性?；鶊F(tuán)的賴(lài)氨酸丙二酰化（lysine malonylation，Kma）、賴(lài)氨酸戊二?；╨ysine glutarylation，Kglu） 和賴(lài)氨酸琥珀?；╨ysine succinylation，Ksucc），均與糖代謝、脂肪酸代謝等相關(guān)，SⅠRT5是它們共同的去?；福鼈?cè)诰€(xiàn)粒體代謝調(diào)控中起著十分獨(dú)特的作用。擁有極性?；馁?lài)氨酸β - 羥基丁酰化（lysine β-hydroxybutyrylation，Kbhb）和賴(lài)氨酸2-羥基異丁?；▂sine 2-hydroxyisobutyrylation，Khib）跟脂肪酸代謝的關(guān)系較為緊密，同樣影響著物質(zhì)、能量代謝過(guò)程。賴(lài)氨酸乳?；╨ysine lactylation，Kla）作為新發(fā)現(xiàn)的?；揎?，目前發(fā)現(xiàn)其與免疫代謝有關(guān)聯(lián)，參與了腫瘤的發(fā)生發(fā)展［7］（表3）。

之前關(guān)于賴(lài)氨酸?；揎椀难芯看蟛糠旨杏诮M蛋白，但近幾年非組蛋白的酰化修飾在糖脂代謝、線(xiàn)粒體功能調(diào)節(jié)中的作用不斷被報(bào)道，非組蛋白的?；揎椪蔀镻TM 新的研究熱點(diǎn)。本文將從組蛋白和非組蛋白?；揎椀囊暯?，對(duì)運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)?；难芯楷F(xiàn)狀進(jìn)行綜述。

Table 3 Acyl-donors，HATs，HDACs and biological effects of different protein acylation表3 不同蛋白質(zhì)酰化修飾的?；w、?；D(zhuǎn)移酶、去?；讣吧飳W(xué)效應(yīng)

2 運(yùn)動(dòng)對(duì)蛋白質(zhì)?；揎椀恼{(diào)節(jié)

2.1 運(yùn)動(dòng)對(duì)蛋白質(zhì)酰化修飾水平的影響

2.1.1 運(yùn)動(dòng)對(duì)組蛋白?；揎椝降挠绊?/p>

目前僅有的少量研究結(jié)果均提示，運(yùn)動(dòng)能促進(jìn)組蛋白的酰化水平。在進(jìn)行單次60 min、強(qiáng)度為70%最大吸氧量的自行車(chē)運(yùn)動(dòng)后，受試者骨骼肌組蛋白H3 的第36 號(hào)賴(lài)氨酸殘基（K36）Kac 水平顯著增加［22］，16 周抗阻訓(xùn)練后訓(xùn)練效果明顯的受試者骨骼肌組蛋白H3的K36 Kac水平明顯提高［23］。

發(fā)生在組蛋白的酰化修飾對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控作用表現(xiàn)為促進(jìn)轉(zhuǎn)錄，往往?；揎椀乃皆礁?，轉(zhuǎn)錄的活性和效率就越高［24］，組蛋白的?；揎検沁\(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)基因表達(dá)的機(jī)制之一。Joseph 等［25］利用染色質(zhì)免疫沉淀法證實(shí)，大鼠游泳運(yùn)動(dòng)后即刻，肌肉中位于葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4（glucose transporter 4，GLUT4）基因處的核小體組蛋白H3 的K9/K14Kac顯著增強(qiáng)，利于肌細(xì)胞增強(qiáng)因子2A （myocyte enhancer factor 2A，MEF2A）與DNA 結(jié)合，促進(jìn)GLUT4 的轉(zhuǎn)錄。大鼠游泳運(yùn)動(dòng)后6 h，肌肉中MEF2A 基因啟動(dòng)子區(qū)核呼吸因子1 （nuclear respiratory factor-1，NRF-1）結(jié)合位點(diǎn)處的H3Kac顯著上調(diào)，參與運(yùn)動(dòng)促進(jìn)MEF2A 轉(zhuǎn)錄的作用。過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ 共激活因子1α（peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1，PGC-1α）是介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)效應(yīng)的重要物質(zhì)，12周齡大鼠在20 min急性跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)后2 h，肌肉中PGC-1α 的表達(dá)顯著上調(diào)，同時(shí)比目魚(yú)肌中PGC-1α 基因1 號(hào)外顯子處的組蛋白H3Kac 明顯上調(diào)，其余外顯子處H3K27Kac顯著增加，提示?；揎梾⑴c了運(yùn)動(dòng)對(duì)PGC-1α表達(dá)的調(diào)節(jié)［26］。

此外，運(yùn)動(dòng)還通過(guò)調(diào)節(jié)組蛋白的?；揎梾⑴c神經(jīng)系統(tǒng)的認(rèn)知功能促進(jìn)。有學(xué)者報(bào)道，跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可明顯改善老年大鼠的認(rèn)知功能下降，同時(shí)伴有海馬組蛋白H4Kac 水平增加和促炎因子表達(dá)降低，提示跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可能通過(guò)組蛋白H4Kac 調(diào)控炎癥發(fā)揮作用［27］。自由跑輪運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練7 d的大鼠，海馬中腦源性神經(jīng)生長(zhǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）啟動(dòng)子區(qū)H3 的Kac 顯著增加，促進(jìn)BDNF 轉(zhuǎn)錄表達(dá)，參與海馬學(xué)習(xí)功能提升［28］。女性在孕期持續(xù)抗組練習(xí)，海馬H4Kac水平增加，對(duì)子代認(rèn)知功能會(huì)產(chǎn)生積極的影響［29］。

2.1.2 運(yùn)動(dòng)對(duì)非組蛋白?；揎椝降挠绊?/p>

非組蛋白的?；揎検窃诮M蛋白修飾發(fā)現(xiàn)20多年后被確證的，研究表明細(xì)胞內(nèi)的數(shù)千種蛋白質(zhì)都存在?；揎棥７墙M蛋白?；揎棔?huì)引起蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)而改變蛋白質(zhì)-DNA或蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)的相互作用。大家熟知的轉(zhuǎn)錄因子如HⅠF-1α、MyoD、NF-κB 等；信 號(hào) 分 子 如Akt、STAT3、β-catenin、SMAD7等；分子伴侶如HSP90等［30］和抑癌蛋白p53［31-32］，還有大量的代謝酶均受酰化調(diào)節(jié)，參與細(xì)胞內(nèi)眾多的生物學(xué)調(diào)控。目前研究結(jié)果提示，發(fā)生在代謝酶的?；揎椡鶗?huì)抑制酶的活性，使代謝過(guò)程受損。有研究報(bào)道，心力衰竭時(shí)，骨骼肌線(xiàn)粒體中參與脂肪酸β氧化的酶，如長(zhǎng)鏈?；o酶A脫氫酶、烯酰輔酶A水合酶和3-酮?；o酶A硫解酶等的Kac顯著增加，使脂肪酸β氧化受損，是心力衰竭時(shí)運(yùn)動(dòng)能力降低的重要機(jī)制［33］。

運(yùn)動(dòng)對(duì)機(jī)體代謝穩(wěn)態(tài)有著重大的調(diào)控意義，有研究證實(shí)運(yùn)動(dòng)可以下調(diào)酶的Kac或逆轉(zhuǎn)疾病時(shí)Kac的上調(diào)，達(dá)到維持組織細(xì)胞代謝穩(wěn)態(tài)的作用。Overmyer等［34］利用代謝組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的方法發(fā)現(xiàn)，與跑步能力弱的大鼠相比，跑步能力強(qiáng)的大鼠更善于氧化利用脂肪酸和支鏈氨基酸，節(jié)省糖原。進(jìn)一步研究提示，跑步能力強(qiáng)的大鼠骨骼肌線(xiàn)粒體中氧化前兩者的關(guān)鍵酶，如肉堿乙酰轉(zhuǎn)移酶、支鏈酮酸脫氫酶復(fù)合物等，在安靜狀態(tài)時(shí)Kac水平顯著低于運(yùn)動(dòng)能力弱的大鼠，運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的去Kac速度更快，提示運(yùn)動(dòng)通過(guò)調(diào)節(jié)不同代謝酶的Kac 水平，選擇不同的能量物質(zhì)作為供體，促進(jìn)代謝健康。此外，適量運(yùn)動(dòng)能降低線(xiàn)粒體異檸檬酸脫氫酶和超氧化物歧化酶2的Kac水平，減輕化療藥物阿霉素引起的肝臟功能障礙［35］，能抑制tau 蛋白的Kac，改善中動(dòng)脈閉塞中風(fēng)大鼠認(rèn)知、記憶功能［36］。

通過(guò)運(yùn)動(dòng)改變組蛋白/非組蛋白?；揎椝?，可影響目的基因的轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)的功能活性（圖2）。目前有關(guān)運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)?；难芯恐饕€是集中在Kac 上，隨著其他?；揎椀牟±砩碜饔玫陌l(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)對(duì)?；揎椀恼{(diào)節(jié)作用必將成為代謝性疾病防治的重要機(jī)制。

Fig.2 The effect and significance of exercise on histone and non-histone acylation圖2 運(yùn)動(dòng)對(duì)組蛋白和非組蛋白?；揎椀挠绊懠耙饬x

2.2 運(yùn)動(dòng)對(duì)?；揎椆w的影響

?；o酶A是蛋白質(zhì)?；揎椀墓w，也是?；揎棸l(fā)生的物質(zhì)基礎(chǔ)，?；o酶A的濃度是影響?；揎椝阶兓年P(guān)鍵因素。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速的物質(zhì)代謝會(huì)產(chǎn)生大量與蛋白質(zhì)?；揎椣嚓P(guān)的代謝小分子，參與對(duì)蛋白質(zhì)?；揎椀恼{(diào)節(jié)。

2.2.1 運(yùn)動(dòng)對(duì)乙酰輔酶A代謝的影響

Kac 是由乙 酰輔 酶A （acetyl-coenzyme A，Ac-CoA）提供乙酰基。細(xì)胞內(nèi)Ac-CoA主要來(lái)源于線(xiàn)粒體丙酮酸氧化脫羧和脂肪酸β氧化。在線(xiàn)粒體生成的Ac-CoA與乙酰草酸合成檸檬酸鹽，通過(guò)載體運(yùn)送至細(xì)胞質(zhì)中，在ATP-檸檬酸裂解酶（ATP-citrate lyase， ACL） 催 化 下 裂 解 為Ac-CoA［37］。檸檬酸鹽還可以進(jìn)入細(xì)胞核，在核中由ACL 催化生成Ac-CoA，為組蛋白Kac 提供乙?；＿\(yùn)動(dòng)時(shí)，糖脂代謝速度加快，Ac-CoA 生成增多，在低到中等強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)時(shí)Ac-CoA主要來(lái)源于脂肪酸代謝，而高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)時(shí)Ac-CoA則主要來(lái)自糖代謝［38］。

2.2.2 運(yùn)動(dòng)對(duì)琥珀酰輔酶A代謝的影響

琥 珀 酰 輔 酶 A （succinyl-coenzyme A，Succ-CoA）為賴(lài)氨酸琥珀酰化修飾提供琥珀?；鶊F(tuán)。細(xì)胞內(nèi)Succ-CoA 絕大部分來(lái)源于線(xiàn)粒體內(nèi)的氨基酸代謝和三羧酸循環(huán)，多種氨基酸在脫氨基后生成了α-酮戊二酸和Succ-CoA，糖脂代謝的產(chǎn)物在三羧酸循環(huán)中也生成Succ-CoA，細(xì)胞的代謝水平直接影響Succ-CoA的濃度［39］。運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)胞內(nèi)糖、脂及蛋白質(zhì)的代謝加速，三羧酸循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)加快，均會(huì)誘導(dǎo)Succ-CoA的水平增加［40］。琥珀?；揎棸笇W(xué)和非酶學(xué)兩種方式，以非酶學(xué)方式為主，Succ-CoA 呈劑量依賴(lài)地調(diào)控蛋白質(zhì)的琥珀酰化修飾。運(yùn)動(dòng)通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)Succ-CoA 的濃度，可以間接影響細(xì)胞內(nèi)琥珀?；揎椝剑?1］。

2.2.3 運(yùn)動(dòng)對(duì)乳酰輔酶A代謝的影響

最新報(bào)道的乳酸化修飾，其乳酸根基團(tuán)來(lái)自于乳?；o酶A （lactoyl-coenzyme A，Lac-CoA），其在正常組織細(xì)胞中含量較低，為某些?；o酶A（如Ac-CoA 和Succ-CoA） 的1/20～1/350［42］。Lac-CoA的前體來(lái)自于乳酸，乳酸是人們耳熟能詳?shù)男》肿?，葡萄糖?jīng)糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸在氧氣供給缺乏時(shí)經(jīng)乳酸發(fā)酵生成乳酸。當(dāng)機(jī)體在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌纖維中的乳酸濃度最高可達(dá)40 mmol/L，血漿中的乳酸濃度可達(dá)25 mmol/L［43］，人體的多種組織和器官均會(huì)通過(guò)單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白攝入乳酸。據(jù)此可以推測(cè)，大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的大量乳酸，可能會(huì)誘導(dǎo)體內(nèi)廣泛的乳酸化修飾，發(fā)揮重要的生物學(xué)作用。近年來(lái)，高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練不管是作為競(jìng)技訓(xùn)練的方法，還是健康促進(jìn)的手段都受到越來(lái)越多的關(guān)注，高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練是否能調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的乳酸化，這種調(diào)節(jié)在運(yùn)動(dòng)改善代謝中的作用如何，其作用機(jī)制如何等，目前均未見(jiàn)報(bào)道。

為?；揎椞峁；亩喾N?；o酶A均來(lái)自于體內(nèi)糖、脂肪酸和氨基酸代謝的中間產(chǎn)物，運(yùn)動(dòng)引起的代謝水平增強(qiáng)、三羧酸循環(huán)速率上升、能量物質(zhì)含量變化、酶活性改變，都會(huì)影響酰基輔酶A的濃度，進(jìn)而影響整體的?；揎椝剑Ⅲw地、多維地調(diào)節(jié)機(jī)體的蛋白質(zhì)酰化修飾（圖3）。

2.3 運(yùn)動(dòng)對(duì)?；D(zhuǎn)移酶的調(diào)節(jié)

蛋白質(zhì)酰化修飾的調(diào)節(jié)受HAT/HDAC 兩者共同作用，HDAC在蛋白質(zhì)?；揎椫械淖饔妙H受關(guān)注，而HAT 的功能研究則相對(duì)較少。GCN5 和P300是兩種主要的HAT。目前研究顯示，GCN5與PGC-1α 的功能調(diào)節(jié)密切相關(guān)，GCN5 直接誘導(dǎo)PGC-1α 的Kac，抑 制PGC-1α 的 轉(zhuǎn) 錄 活 性［44］。P300 通過(guò)調(diào)節(jié)多種生肌調(diào)節(jié)因子，如MyoD 等，參與骨骼肌細(xì)胞的分化調(diào)節(jié)，P300 敲除小鼠骨骼肌細(xì)胞發(fā)育障礙，可見(jiàn)HAT 與機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力的關(guān)系非常密切。

目前運(yùn)動(dòng)對(duì)HAT 的調(diào)節(jié)作用尚未見(jiàn)報(bào)道。但在骨骼肌特異性敲除GCN5［45］或P300［46］的整體動(dòng)物模型，均未發(fā)現(xiàn)線(xiàn)粒體生成、肌細(xì)胞發(fā)育、運(yùn)動(dòng)能力等與野生型動(dòng)物有任何差異。上述研究結(jié)果提示，體內(nèi)HAT 可能存在冗余調(diào)節(jié)機(jī)制，這也為HAT功能的研究帶來(lái)了困難。

2.4 運(yùn)動(dòng)對(duì)去?；傅恼{(diào)節(jié)

運(yùn)動(dòng)對(duì)HDAC 的調(diào)節(jié)主要集中在對(duì)ⅠⅠⅠ類(lèi)HDAC，即沉默信息調(diào)節(jié)因子（silence information regulator，SⅠRT）家族的調(diào)節(jié)上。通過(guò)增強(qiáng)SⅠRT的表達(dá)及功能，運(yùn)動(dòng)能夠?qū)Χ喾N參與代謝的酶、細(xì)胞因子及信號(hào)通路分子去?；?，產(chǎn)生一過(guò)性的或長(zhǎng)期穩(wěn)定的調(diào)節(jié)效應(yīng)。

2.4.1 運(yùn)動(dòng)對(duì)SⅠRT1的調(diào)節(jié)及意義

SⅠRT家族在人類(lèi)和嚙齒動(dòng)物有7個(gè)成員，分別命名為SⅠRT1～7。SⅠRT1 主要位于細(xì)胞核和細(xì)胞漿中，催化多種組蛋白賴(lài)氨酸殘基的去?；?，也能直接作用于非組蛋白，包括腫瘤抑制因子、轉(zhuǎn)錄因子、信號(hào)蛋白、酶、核激素受體等，去除它們的酰化修飾，廣泛地參與糖脂代謝、凋亡、自噬、線(xiàn)粒體生成、DNA修復(fù)及氧化還原穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)［47］。

Fig.3 The effect of exercise on the level of some acyl-CoA圖3 運(yùn)動(dòng)對(duì)部分?；o酶A水平的影響

SⅠRT1 與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系十分密切。SⅠRT1 的活性與NAD+濃度直接相關(guān)，NAD+/NADH 比值越大，SⅠRT1的活性越高，這使得其對(duì)細(xì)胞代謝和氧化還原狀態(tài)的改變非常敏感，而運(yùn)動(dòng)時(shí)細(xì)胞內(nèi)的氧化還原反應(yīng)激增，NAD+/NADH 比值增大，均會(huì)誘導(dǎo)SⅠRT1活性提高。大量研究表明，運(yùn)動(dòng)對(duì)多種疾病的防治作用是通過(guò)上調(diào)SⅠRT1 的表達(dá)和活性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)了SⅠRT1 對(duì)PGC-1α 的去Kac 作用，參與了骨骼肌、肝臟和褐色脂肪組織的線(xiàn)粒體功能調(diào)節(jié)，促進(jìn)脂肪酸β 氧化，提升胰島素敏感性［48-51］。此外，運(yùn)動(dòng)上調(diào)海馬SⅠRT1蛋白水平和活性，激活PGC-1α/FNDC-5 通路并誘導(dǎo)海馬BDNF表達(dá)，增強(qiáng)小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力［52］；運(yùn)動(dòng)激活SⅠRT1/PGC-1α/PⅠ3K/Akt 通路，改善心肌纖維化、能量代謝紊亂和氧化應(yīng)激，介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的心臟保護(hù)作用［53-55］。

運(yùn)動(dòng)通過(guò)SⅠRT1對(duì)p53及其下游通路調(diào)控，可以抑制細(xì)胞凋亡、促進(jìn)細(xì)胞生存，達(dá)到促進(jìn)健康的目的。長(zhǎng)期適度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練激活SⅠRT1/p53，減少心肌細(xì)胞凋亡，保護(hù)心臟［56］；抗阻運(yùn)動(dòng)通過(guò)SⅠRT1/p53/caspase-3 通路抑制衰老小鼠肌細(xì)胞凋亡［57］。此外自由轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)激活SⅠRT1/p53 通路誘導(dǎo)自噬，延緩小鼠的腦衰老［58］。運(yùn)動(dòng)通過(guò)SⅠRT1/p53通路改善了細(xì)胞凋亡和衰老的情況，介導(dǎo)了運(yùn)動(dòng)健康效應(yīng)。

運(yùn)動(dòng)通過(guò)SⅠRT1/叉頭轉(zhuǎn)錄因子O（forkhead box O，F(xiàn)OXO）通路發(fā)揮作用。身體活動(dòng)通過(guò)SⅠRT1 對(duì)FOXO1 去Kac 抑制其通路，可能提高了整體抗氧化功能，改善慢性阻塞性肺病患者健康狀態(tài)［59］；耐力訓(xùn)練可通過(guò)上調(diào)大鼠心肌SⅠRT1 表達(dá)和活性對(duì)FOXO1 去酰化并抑制下游通路，減輕心肌細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷和凋亡，從而保護(hù)心?。?0］。心梗大鼠進(jìn)行間歇運(yùn)動(dòng)能上調(diào)SⅠRT1 表達(dá)使FOXO3 去Kac，并抑制腎臟細(xì)胞凋亡，衰老大鼠在4 周 抗阻 運(yùn) 動(dòng)后，激活SⅠRT1 并 使FOXO3 去Kac，造成FOXO3 活性下調(diào)進(jìn)而改善了線(xiàn)粒體功能［61］。

此外，運(yùn)動(dòng)通過(guò)SⅠRT1 調(diào)節(jié)NF-κB、OGG1 和Akt 等重要因子的去Kac［62-65］，作用于多條通路，在炎癥、衰老等過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

2.4.2 運(yùn)動(dòng)對(duì)SⅠRT3的調(diào)節(jié)及意義

SⅠRT3 是SⅠRT 家族中的另一名重要成員，位于線(xiàn)粒體基質(zhì)，是最主要的線(xiàn)粒體去?；浮ⅠRT3對(duì)線(xiàn)粒體中一系列代謝酶均具有強(qiáng)大的去?；饔?，對(duì)線(xiàn)粒體脂肪酸代謝和氧化應(yīng)激的調(diào)節(jié)作用尤為突出，全面影響線(xiàn)粒體及細(xì)胞功能。高代謝組織，如心臟、肌肉、肝臟和褐色脂肪等，對(duì)線(xiàn)粒體功能障礙更為敏感，SⅠRT3表達(dá)和活性在上述組織的相關(guān)疾病的防治中有著重要意義。

與SⅠRT1 相同，SⅠRT3 活性同樣受NAD+水平調(diào)節(jié)，運(yùn)動(dòng)對(duì)SⅠRT3也具有強(qiáng)大的促進(jìn)作用。大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)，無(wú)論是動(dòng)物模型還是臨床研究，運(yùn)動(dòng)可以誘導(dǎo)SⅠRT3的表達(dá)［66-67］。

運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練通過(guò)SⅠRT3/FOXO3a通路，上調(diào)錳超氧化物歧化酶（manganese superoxide dismutase，MnSOD）和過(guò)氧化氫酶的表達(dá)，增強(qiáng)機(jī)體的抗氧化能力，參與心梗的防治［56］，運(yùn)動(dòng)時(shí)海馬中上調(diào)的SⅠRT3/MnSOD 通路，改善了高脂飲食誘導(dǎo)的海馬神經(jīng)元損傷、認(rèn)知障礙［68］。

肌肉收縮可以使SⅠRT3 上調(diào)，通過(guò)PGC-1α、細(xì)胞色素C 氧化酶亞基Ⅰ，維持線(xiàn)粒體穩(wěn)態(tài)和減輕氧化應(yīng)激［69］。運(yùn)動(dòng)增加了肥胖青少年骨骼肌SⅠRT3 水平，增強(qiáng)了PGC-1α 介導(dǎo)的肌肉線(xiàn)粒體功能［70］。

無(wú)論是在骨骼肌還是肝臟中，運(yùn)動(dòng)都通過(guò)上調(diào)SⅠRT3調(diào)節(jié)線(xiàn)粒體內(nèi)膜融合關(guān)鍵蛋白視神經(jīng)萎縮相關(guān)蛋白1（optic atrophy 1，Opa1）的去Kac 過(guò)程，增強(qiáng)其活性，這在線(xiàn)粒體功能、質(zhì)量和穩(wěn)態(tài)維持中發(fā)揮關(guān)鍵作用［71-72］。

2.4.3 運(yùn)動(dòng)對(duì)其他SⅠRT酶的調(diào)節(jié)

與SⅠRT1、3 的廣譜作用不同，SⅠRT5、7 主要催化去琥珀?；腿ノ於；揎棧?3］。報(bào)道指出，SⅠRT7在染色質(zhì)穩(wěn)定、抗衰老、抗骨關(guān)節(jié)炎、線(xiàn)粒體穩(wěn)態(tài)和脂質(zhì)代謝等有著重要作用［74-75］，運(yùn)動(dòng)會(huì)增強(qiáng)骨骼肌SⅠRT7表達(dá)［76］。SⅠRT5在氨基酸降解、三羧酸循環(huán)和調(diào)節(jié)棕色脂肪細(xì)胞分化中具有重要作用，運(yùn)動(dòng)對(duì)SⅠRT5的研究目前尚未見(jiàn)確切報(bào)道?；阽牾；臀於；诖x調(diào)節(jié)中的重要作用，運(yùn)動(dòng)對(duì)SⅠRT5和SⅠRT7的調(diào)節(jié)及其在健康促進(jìn)中的作用值得期待。

2.4.4 運(yùn)動(dòng)對(duì)其他類(lèi)型HDAC的影響

除去SⅠRT家族之外，Ⅰ類(lèi)HDAC也接受運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)。有研究者將8 周齡的2 型糖尿病db/db和非糖尿病C57小鼠隨機(jī)分為跑步機(jī)運(yùn)動(dòng)組或久坐組進(jìn)行4 周的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)db/db小鼠表現(xiàn)出HDAC1、2降低的特征，而運(yùn)動(dòng)使HDAC1、2 活性升高，且與造成糖尿病心肌肥大的葡糖酰胺變化和促肥大基因高度相關(guān)，以此逆轉(zhuǎn)了糖尿病心臟的病理過(guò)程。這表明HDAC1 和HDAC2 在運(yùn)動(dòng)保護(hù)心臟中發(fā)揮顯著作用［77］。

另外也有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)可抑制HDAC 與啟動(dòng)子結(jié)合。Sleiman等［78］發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)后肝臟代謝產(chǎn)物β-羥基丁酸增加，通過(guò)血液進(jìn)入大腦，在腦內(nèi)它可以特異性抑制HDAC2 和HDAC3 與啟動(dòng)子結(jié)合，上調(diào)組蛋白Kac，進(jìn)而促進(jìn)BDNF 的表達(dá)。

2.4.5 運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)去酰化酶的機(jī)制

運(yùn)動(dòng)對(duì)去?；傅恼{(diào)節(jié)在前文已經(jīng)闡述，而它們變化的機(jī)制來(lái)源于運(yùn)動(dòng)過(guò)程中改變明顯的能量代謝因子、肌肉因子和激酶等。運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)去?；腹δ艿氖侄沃饕?種，分別是促進(jìn)基因表達(dá)、蛋白質(zhì)翻譯和提高活性。

運(yùn)動(dòng)分泌肌肉因子是調(diào)控去?；傅臋C(jī)制之一，主要作用于SⅠRT 家族。成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子21（fibroblast growth factor 21，F(xiàn)GF21）是常見(jiàn)分泌的肌肉因子，有報(bào)道顯示其可能促進(jìn)SⅠRT1 mRNA的表達(dá)［79］；心肌來(lái)源的METRNL以自分泌方式通過(guò)cAMP/PKA 信號(hào)軸激活SⅠRT1［80］；鳶尾素可上調(diào)SⅠRT1 mRNA 和蛋白質(zhì)的表達(dá)［81］，而相反地，肌管分泌的外泌體miRNA 在功能上能夠使成肌細(xì)胞中的SⅠRT1 沉默［82］。這些報(bào)道都顯示，各種肌肉因子可以調(diào)控去?；赣绕涫荢ⅠRT1，肌肉因子成為連接運(yùn)動(dòng)和SⅠRT酶的重要介導(dǎo)因子。

磷酸化也是HDAC 活性和功能調(diào)節(jié)的主要途徑。腺苷酸激活蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）和鈣/鈣調(diào)素蛋白依賴(lài)性激酶2（Ca2+/calmodlin-dependent-protein kinase type 2，CaMK ⅠⅠ）是運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)HDAC 的關(guān)鍵激酶。McGee等［83］發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)反應(yīng)性AMPK 是ⅠⅠa 類(lèi)HDAC 激酶，AMPK 通過(guò)對(duì)HDAC5 磷酸化后增加其活性，而在AMPK 信號(hào)缺乏的情況下，蛋白激酶D 能對(duì)HDAC5 補(bǔ)償性調(diào)節(jié)，推測(cè)這是冗余機(jī)制的原因，突出了這種信號(hào)關(guān)系對(duì)運(yùn)動(dòng)適應(yīng)的重要性和完整性［84］。早期在心肌細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，CaMKⅠⅠ是運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的HDAC 激酶［85］。Ojuka 等［86］發(fā)現(xiàn)鍛煉期間，骨骼肌收縮可以使CaMKⅠⅠ水平上調(diào)，導(dǎo)致MEF2/HDAC 復(fù)合物中的ⅠⅠ類(lèi)HDACs 磷酸化，使得HDAC 解離并增加活性。同樣研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)中骨骼肌收縮，可以通過(guò)AMPK和CaMKⅠⅠ使得細(xì)胞核內(nèi)ⅠⅠa 類(lèi)HDAC 磷酸化激活，并且受到運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、骨骼肌收縮強(qiáng)度的影響［87］。此外，在運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)骨細(xì)胞分泌的黏著斑激酶（focal adhesion kinase，F(xiàn)AK），可直接磷酸化HDAC5，上調(diào)其活性［88］。

3 總結(jié)與展望

綜上所述，運(yùn)動(dòng)對(duì)體內(nèi)蛋白質(zhì)的酰化修飾有重要的調(diào)節(jié)作用。在運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下，物質(zhì)代謝和能量代謝水平提高，多種代謝物水平增加，氧化還原反應(yīng)加劇，不僅使?；o酶A濃度改變，還會(huì)促進(jìn)去?；傅谋磉_(dá)與活性變化，從而誘導(dǎo)組蛋白和非組蛋白去?；揎椄淖?，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄效率和蛋白質(zhì)活性及功能。運(yùn)動(dòng)對(duì)?；揎椀恼{(diào)節(jié)作用是運(yùn)動(dòng)促進(jìn)健康的又一重要機(jī)制，但目前運(yùn)動(dòng)與蛋白質(zhì)?；揎椀难芯可刑幵谄鸩诫A段。

質(zhì)譜技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，陸續(xù)報(bào)道了蛋白質(zhì)的各種新型?；揎棧；揎椀纳飳W(xué)功能尚需闡明。?；揎椩谥卮蠹膊?，如腫瘤、心血管疾病及腦認(rèn)知障礙中的作用初見(jiàn)端倪。運(yùn)動(dòng)作為重要的后天環(huán)境因素，對(duì)?；揎椀挠绊懯沁\(yùn)動(dòng)對(duì)表觀(guān)調(diào)控研究的內(nèi)容，也是運(yùn)動(dòng)改善代謝、促進(jìn)健康的重要手段。在該領(lǐng)域尚有眾多的問(wèn)題還未解答，許多假設(shè)還需進(jìn)一步驗(yàn)證，為運(yùn)動(dòng)生理生化機(jī)制的深入研究，提供了高度關(guān)注與新的舞臺(tái)。

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