Nat Chem Bio丨戴伦治/张惠媛/胡洪波合作开发乙酰化检测新技术揭示造血干细胞衰老和谱系决定机制

造血干细胞（HSC） 位于造血系统层级的最顶端 ， 是维持终生造血与免疫稳态的核心细胞。 HSC 功能衰退被认为是免疫系统老化的关键驱动因素。 随年龄增长， HSC 呈现出功能耗竭的特征，包括自我更新能力下降以及谱系分化失衡，具体表现为髓系分化倾向增强而淋系分化能力减弱。 这种 谱系偏倚直接导致了 新生 T 淋巴细胞 与 B 淋巴细胞 生成 减少。 而 T/B 细胞作为适应性免疫应答的核心效应细胞，其数量减少和克隆多样性降低不仅 导致适应性免疫功能的衰退 ， 增加了老年人群对病原体的易感性，还显著削弱了疫苗接种的免疫应答效果。 因此 ， HSC 的衰老 与老年人群的典型免疫缺陷表型密切相关 ， 而 阐明 HSC 衰老及其谱系偏倚的分子机制，不仅对理解免疫衰老本质至关重要，更 能 为开发延缓免疫衰老的 针对性 干预策略提供理论依据。

蛋白质乙酰化 ，尤其是组蛋白乙酰化 在 HSC 的 命运决定中发挥关键 的调控 作用 。 表观遗传修饰对于 通过动态调控染色质结构和基因表达，深刻影响着 HSC 的自我更新、分化潜能和功能维持 ，如 H3K56ac 通过调控 Wnt 通路 靶基因参与 HSC 稳态维持， H4K16ac 则在 HSC 向红系分化的转录网络激活中发挥关键作用 。 并且 表观遗传修饰漂移正是 HSC 衰老的重要机制与特征之一。 然而， 受限于 HSC 细胞数目，传统 地 基于抗体富集的乙酰化组学技术并不能满足 HSC 乙酰化 高通量 检测需求， 导致 已知的 调控 HSC 功能的 组蛋白 乙酰化 位点 数目 极其有限 （如 H3K 1 4 ac 、 H3K 56ac 、 H4K16ac 等）， 因此，亟需开发 微量蛋白质 乙酰化组学技术， 适用于 对 HSC 这类稀有细胞群体的 乙酰化 全景解析 。

2025 年 5 月 26 日 ， 四川 大学 华西医院 戴伦治 、 张惠媛 和 胡洪波 研究团队 合 作在 Nature Chemical Biology 上发表了题为

Acetylation profiling by Iseq-Kac reveals insights into HSC aging and lineage decision

为突破微量修饰组学技术瓶颈，研究团队创新性开发出一项不依赖抗体富集，而是基于内标辅助的微量乙酰化组学技术Iseq-Kac。该技术显著降低样品使用量需求，同时可实现蛋白质与乙酰化修饰的同步相对定量。Iseq-Kac技术利用TMT（Tandem Mass Tag）标记策略，通过加入TMT标记的化学修饰乙酰化内标，显著增强样本中乙酰化肽段一级质谱（MS1）信号并触发二级碎裂。在二级质谱（MS2）中，研究人员利用由多肽序列及TMT平衡基团组成的TMT互补离子簇（TMTc）进行多肽定性，并通过TMT报告离子进行相对定量。为提升定性和定量准确性，研究人员通过优化内标制备、质谱检测参数、内标和样本混合比例、样本TMTc的卡值以降低同位素干扰以及多肽共洗脱效应的影响。

研究团队 应用 Iseq-Kac 技术， 分别 在 1 0 , 000 个 年 轻和老年 小鼠 HSPC s （ HSC 、 MPP 1 、 MPP 2 和 MPP 3 ） 中 开展 高通量乙酰化组 学 分析 。 各细胞亚群 均 鉴定到 超过 3,000 种蛋白 和超过 1,000 个 乙酰化 位点 ， 且实验重复性好， 充分 证明 了该技术的高灵敏度与稳定性 。 部分 乙酰化 位点 进一步 通过靶向质谱 分析 、位点特异性抗体及功能实验 等进行了 验证 。研究人员发现， H4K77ac 在衰老 HSC 中显著下调 ， CUT & Tag 分析 发现 H4K77ac 调控的基因与 谱系分化有关 。 进一步 化学生物学实验 证实 HDAC3 是 H4K77ac 的去乙酰化酶 ， 抑制或敲低 HSC 中 HDAC 3 可有效 促进 HSC 向 淋巴细胞分化 。 此外，通过构建 H4K77Q 突变体（模拟乙酰化）证实， 该修饰可增强 HSC 向 T / B 细胞的分化 倾斜 ，并 抑制其 向 CD11b ⁺ 髓系细胞的分化潜能。体内移植实验同样支持 H4K77ac 在维持淋系分化能力中的核心作用。 这一发现为 改善衰老 HS C 淋系分化障碍 、延缓衰老提供潜在策略。

综上所述，该研究开发了一种微量乙酰化组学新技术，创新性突破了传统乙酰化组学技术对乙酰化抗体和蛋白量的需求瓶颈，为稀有细胞群体的乙酰化组研究提供了全新工具。通过 该 技术， 研究团队系统描绘了 HSPC s 衰老过程中乙酰化修饰的动态 图谱 ， 并首次 揭示 H4K77ac 在 调控 HSC 谱系分化中的关键功能 。 该 成果不仅为深入 理解 造血干细胞衰老机制提供了重要依据，也为靶向调控淋系 细胞 分化、延缓免疫系统功能衰退提供了潜在干预靶点 。

四川大学生物治疗全国重点实验室 和华西医院国家老年疾病临床研究中心 戴伦治研究员、 张惠媛 教授 和胡洪波 研究员为本文的 共同 通讯作者 ， 龚艳秋博士、詹惠文博士、魏霓博士、刘敏博士 和刘宇博士为 本文 的共同第一作者。

https://www.nature.com/articles/s41589-025-01916-1

制版人： 十一

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