Gut重磅|南京医科大学王学浩院士团队证实乳酸修饰酶 AARS2 驱动HCC恶性进程与免疫微环境
肝细胞癌（HCC）是全球最常见的癌症之一，具有高死亡率、早期诊断困难、易复发转移和耐药性强等特点。代谢重编程（尤其是糖酵解增强导致的乳酸积累）是HCC的重要特征。近年来，乳酸不仅仅是代谢废物，还被发现可通过乳酸化修饰（lactylation）调控蛋白功能，影响肿瘤进展和免疫逃逸。然而，乳酸代谢、乳酸化修饰与HCC恶性进展之间的系统调控机制尚不明确。
2026年5月11日，南京医科大学戴晶晶/李清/王学浩教授团队合作在《Gut》(IF:26.2)发表文章“ Landscape screening identifies the lactate-modifying enzyme AARS2 as a master regulator and therapeutic target in hepatocellular carcinoma”。该研究依托乳酸化蛋白质组、空间转录组与单细胞测序等多组学技术，筛选发现乳酸修饰酶AARS2是肝细胞癌恶性进展的关键调控因子，进一步阐明AARS2通过乳酸化转录因子AP‑2γ并启动E3泛素连接酶TRIM28介导的K63泛素化和核转位，驱动HCC恶性进展的新机制；同时开发了首个靶向该通路的抑制剂Kukoamine A，并利用ZIF‑8纳米递送系统实现肝靶向和免疫联合治疗，为HCC精准治疗提供了新策略。
首次系统筛选出乳酸修饰酶AARS2，并证明其在HCC中作为主调控因子。
揭示AARS2-AP-2γ-TRIM28轴：AARS2通过乳酸化修饰AP-2γ，促进其核转位和肿瘤恶性行为。
开发首个靶向AARS2-AP-2γ相互作用的小分子抑制剂——Kukoamine A。
构建ZIF-8纳米递送系统，实现肝靶向、pH响应释放，并与PD-1阻断剂协同增强免疫治疗。
乳酸代谢与肿瘤恶性程度正相关，乳酸修饰酶AARS2是HCC恶性进展的关键
本研究首先通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）和空间转录组学，对肝细胞癌（HCC）样本进行代谢景观筛选。根据乳酸代谢（LAM）评分将肿瘤细胞分为高、中、低三组，发现高LAM区域肿瘤恶性程度更高，且乳酸代谢与蛋白乳酸化修饰呈正相关。差异基因分析及临床组织微阵列验证表明，乳酸修饰酶AARS2在高LAM区域显著高表达，其蛋白水平与增殖标志物Ki67呈正相关，且在HCC组织中明显高于癌旁组织，提示AARS2是连接乳酸代谢与HCC恶性进展的关键候选基因。功能实验证实AARS2敲降抑制肿瘤生长和肺转移，而过表达则促进恶性行为。
乳酸化修饰组学筛选AARS2靶点AP-2γ，乳酸化修饰促进其核转位
为阐明机制，该研究采用免疫共沉淀‑质谱（IP-MS）联合乳酸化蛋白组学，交集筛选出AP‑2γ作为AARS2的下游靶点。通过截短突变体和AlphaFold3分子对接证实AARS2的658‑985氨基酸区域与AP‑2γ的1‑127区域直接相互作用。进一步发现AARS2催化AP‑2γ第444位赖氨酸（K444）发生乳酸化修饰。
E3泛素连接酶 TRIM28介导的K63泛素化促进AP-2γ核转位
进一步发现，乳酸化修饰并不改变AP‑2γ总蛋白水平，而是通过增强其与E3泛素连接酶TRIM28的结合，促进AP‑2γ的K63连接泛素化（主要位点为K202和K284）。免疫荧光和核质分离实验显示，K444R突变或AARS2酶活性缺失均阻断AP‑2γ的核转位，证明乳酸化→泛素化→核转位的级联反应是AARS2促癌的核心分子机制。
Kukoamine A阻断AARS2-AP-2γ相互作用
基于上述机制，研究者开展了靶向AARS2‑AP‑2γ相互作用的小分子抑制剂筛选。通过虚拟筛选160万个小分子化合物库，结合高通量化合物筛选及表面等离子体共振（SPR）分析，鉴定出Kukoamine A（KD=35.1 μM）为首个可选择性阻断AARS2与AP‑2γ结合的抑制剂。GST pull‑down和共免疫沉淀证实Kukoamine A与AARS2直接结合，且定点突变AARS2关键残基后结合减弱。该抑制剂呈剂量依赖性破坏AARS2‑AP‑2γ相互作用，降低AP‑2γ的乳酸化、K63泛素化及核转位，并在小鼠皮下移植瘤模型中显示出良好的安全性和肿瘤抑制作用。
为改善Kukoamine A水溶性差、肝脏靶向性不足的问题，研究采用ZIF‑8 纳米载体对药物进行包裹，并联合肿瘤细胞膜与叶酸进行表面修饰，成功制备 ZIF‑8@KukA‑MEM‑FA 纳米药物。最后通过小鼠原位肝癌模型开展联合治疗实验，结果显示Kukoamine A纳米药物单药即可显著抑制肿瘤生长并延长生存期，与 PD‑1 抑制剂联合使用时呈现协同抗肿瘤效果，可明显增强免疫治疗疗效，有效逆转肝癌对免疫检查点抑制剂的耐药。
Research Conclusions and Significance
本研究证实AARS2是肝细胞癌中连接乳酸代谢、蛋白质乳酸化修饰与肿瘤恶性进展的核心主调控因子，它通过催化下游转录因子 AP-2γ 的 K444 位点乳酸化，增强 AP-2γ 与 E3 泛素连接酶 TRIM28 的结合并促进其 K63 位泛素化与核转位，进而驱动肝癌细胞增殖、侵袭转移并塑造免疫抑制微环境；同时筛选获得靶向 AARS2-AP-2γ 相互作用的特异性小分子抑制剂枸杞酰胺 A，经 ZIF-8 纳米载体递送后可实现高效肝脏靶向与 pH 响应释药，单独使用即可显著抑制肿瘤生长，与 PD-1 免疫治疗联用还能产生协同增效作用。
该研究不仅揭示了乳酸代谢调控肝癌恶性进展的全新分子机制，也为肝癌提供了极具转化价值的预后标志物、精准治疗靶点与联合免疫治疗新策略。
供稿：隋馨莹
编辑：市场部
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