生酮飲食(KD)是一種以高脂肪、低碳水化合物、充足蛋白質為比例的飲食方式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、內分泌和代謝紊亂、神經系統疾病,甚至癌癥等疾病中能夠表現出一定的治療效果。

KD可提高一種新型的蛋白質翻譯后修飾一賴氨酸B-羥基丁酰化(Kbhb)的修飾水平。該研究團隊對KD小鼠肝臟進行轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學、賴氨酸B-羥基丁酰化組學的多組學分析,結果表明KD通過Kbhb調控多種與癌癥密切相關的代謝途徑,尤其是糖酵解和三羧酸循環;為了找到發揮重要功能的Kbhb位點,該研究團隊開發了賴氨酸功能性位點預測框架pFunK,以預測功能性Kbhb位點。通過算法預測、細胞實驗、動物實驗等進一步發現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,調節哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號通路和糖酵解途徑,從而抑制肝癌細胞的增殖;將K108位突變為Q(谷氨酰胺)可導致肝癌進程發生改變。另外pFunK還可以擴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)。該研究團隊的工作不僅揭示了ALDOB LyS108bhb在調控癌癥代謝中的關鍵作用,還為預測功能重要的賴氨酸修飾位點提供了一種普遍適用的算法。