超过两百种代谢酶——其中许多通常负责在线粒体中产生能量——也被发现直接位于人类DNA之上，根据今天发表在《自然·通讯》上的一项研究。
该研究表明，不同的细胞类型、组织甚至癌症，在细胞核内都拥有独特的代谢酶模式，这些酶与DNA相互作用。这是首次证明人类细胞具有研究作者所称的“核代谢指纹”。
尽管还需要进一步工作来阐明这些酶是催化反应、开启或关闭基因，还是仅仅提供结构支持，但该研究为不同类型肿瘤如何生长、适应或抵抗治疗提供了新线索。
“许多这些酶合成生命必需的基本构件，它们在细胞核内的定位与DNA修复相关。因此，它们在细胞核中的存在可能直接影响癌细胞如何响应基因毒性应激——这是多种化疗治疗的一个标志。这是一个全新的探索领域。”
研究通讯作者、基因组调控中心研究员Sara Sdelci博士说。
研究团队通过一种分离与染色质（DNA在人类细胞中的自然状态）物理结合的蛋白质的方法做出了这一发现。他们研究了来自十种不同组织的44种癌细胞系和10种健康细胞类型。
传统上，代谢和基因组调控被认为是偶尔相互渗透，但总体上是独立的系统。细胞核容纳基因组，而代谢酶在线粒体和细胞质中为细胞产生能量。
这就是为什么研究人员对他们发现的规模感到惊讶——他们发现代谢酶似乎是核生物学的活跃参与者。所有与染色质结合的蛋白质中，7%是代谢酶，这表明细胞核拥有自己独立的“迷你代谢”。
一些酶尤其出乎意料。研究团队发现氧化磷酸化——产生细胞大部分能量的过程——的组成部分是人类细胞核中的常客。
这些酶的存在、缺失和丰度因癌症类型而异。例如，氧化磷酸化酶在乳腺癌细胞中常见，但在肺癌细胞中基本缺失。当研究人员检查患者的肿瘤样本时，他们观察到了类似的模式，展示了核代谢的组织和疾病特异性。
“我们一直将代谢和基因组调控视为两个独立的宇宙，但我们的工作表明它们正在相互对话，癌细胞可能正在利用这些对话来生存。”研究第一作者Savvas Kourtis博士说。
研究人员进行了实验，以查明一些代谢酶在做什么。他们研究了一组为DNA合成和修复提供构件的酶，发现当DNA受损时，它们会聚集在染色质周围，帮助修复基因组。
在这些实验中，他们发现位置很重要。酶IMPDH2根据其所在位置表现出完全不同的行为。当研究人员迫使它只停留在细胞核中时，它有助于维持基因组稳定性，但当局限于细胞质时，它反而影响了其他通路。
这一发现提出了关于癌症治疗如何工作的新问题。一些药物针对癌症的代谢活动，而另一些则针对其DNA修复机制。如果这两个系统之间的联系比之前认为的更紧密，这对癌症研究具有重要意义。
“这或许有助于解释为什么不同起源的肿瘤，即使携带相同的突变，对化疗、放疗或靶向抑制剂的反应往往非常不同。”Sdelci博士说。
据研究作者称，他们的工作是第一个全面证据表明细胞核中充满了代谢酶。从长远来看，绘制这些酶的位置和功能可能有助于识别新的诊断生物标志物或抗肿瘤药物可以利用的新弱点。
但要做到这一点，研究人员必须首先确定每种酶在做什么，或者它们是否全都活跃。“每种酶可能具有自己独特的核功能，因此必须逐一解决。”Kourtis博士说。
另一个谜团是酶最初如何穿过细胞核和细胞质之间的屏障。在DNA上发现的许多酶远远大于通常认为核孔允许通过的大小，然而这些巨大的、笨重的酶却不知何故通过了。
这引发了关于细胞使用何种尚未发现的机制来绕过通常尺寸限制的新问题。沿着这一研究方向，最终可能为控制病变细胞中的核代谢活动提供非常精确的治疗靶点。
来源：基因组调控中心
期刊参考文献：Kourtis, S., 等. (2026). Native chromatome profiling reveals hundreds of metabolic enzymes in the nucleus across tissues. 《自然·通讯》. DOI: 10.1038/s41467-026-69217-2.
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