CREB结合蛋白(CREBBP)作为组蛋白丙酰化酶的结构与功能特征：揭示代谢与表观遗传调控的新机制

本研究揭示了CREB结合蛋白(CREBBP)除乙酰化酶活性外，还能催化组蛋白H3K18位点的丙酰化(H3K18Pr)，通过酶学实验、细胞模型和晶体结构分析证实其双重催化功能，为代谢-表观遗传调控轴提供了新见解，对癌症等疾病机制研究具有重要意义。

　　

在表观遗传学领域，组蛋白修饰如同细胞记忆的"分子密码"，其中乙酰化修饰已被广泛研究，但近年来短链酰化修饰（如丙酰化）逐渐崭露头角。这些修饰与细胞代谢状态密切相关，因为它们的底物乙酰-CoA(Ac-CoA)和丙酰-CoA(Pr-CoA)直接来源于代谢途径。CREB结合蛋白(CREBBP)和其同源蛋白EP300是著名的组蛋白乙酰转移酶(HATs)，但令人困惑的是，尽管两者结构高度相似，却表现出功能差异，且关于CREBBP的研究远少于EP300。更关键的是，组蛋白H3第18位赖氨酸的丙酰化(H3K18Pr)已被发现在结直肠癌等疾病中异常分布，但具体由哪些酶催化仍不完全清楚。

为解答这些问题，来自法国巴黎大学等机构的研究团队在《Journal of Biological Chemistry》发表重要成果。研究人员采用多学科技术手段：通过超快速液相色谱-质谱联用(UFLC-MS)定量分析酶促反应；利用CRISPR/Cas9基因编辑构建CREBBP敲除和突变细胞模型；运用X射线晶体学解析CREBBP组蛋白乙酰转移酶结构域与Pr-CoA复合物的1.7?高分辨率结构（PDB: 9H0K）。

ABSTRACT
研究证实CREBBP不仅能乙酰化组蛋白，还能催化形成H3K18Pr表观遗传标记。酶动力学分析显示其对Pr-CoA的催化效率(k_cat/K_m=4.45×10³ M^-1s^-1)虽略低于Ac-CoA，但在生理浓度范围内均具有活性。

INTRODUCTION
组蛋白修饰是代谢与表观遗传的桥梁，除乙酰化外，丙酰化等短链酰化日益受到关注。CREBBP与EP300虽为同源HATs，但功能存在差异，且CREBBP研究较少。Pr-CoA在细胞核内富集，与H3K18Pr标记形成相关，在代谢疾病和癌症中异常。

RESULTS AND DISCUSSION
实验发现CREBBP特异性催化H3K18位点，对Pr-CoA的K_m值为8.02μM，与Ac-CoA亲和力相当。质谱检测到+56.01Da的质量偏移，确证了丙酰化修饰。晶体结构显示Pr-CoA结合模式与EP300相似，但丙酰基占据底物通道可能降低催化效率。CRISPR编辑的B细胞淋巴瘤模型证实CREBBP在体内可生成H3K18Pr，且该过程受丙酸盐浓度调控。

CONCLUSIONS
该研究首次系统证实CREBBP具有组蛋白丙酰转移酶活性，揭示了其与EP300的功能保守性。发现代谢物丙酸盐可调控H3K18Pr沉积，为理解代谢-表观遗传交叉调控提供了分子基础，对癌症等疾病的机制研究和治疗靶点开发具有重要启示。

EXPERIMENTAL PROCEDURES
关键技术包括：重组蛋白表达纯化、荧光/质谱联用的酶动力学分析、基于CRISPR的细胞模型构建、Western blot检测组蛋白修饰、X射线晶体学结构解析等。所有实验均设置催化失活突变体(Y1503C)作为阴性对照，确保结果可靠性。

这项突破性工作不仅填补了CREBBP功能研究的空白，更建立了代谢物浓度-酶活性-表观遗传标记之间的定量关系，为"代谢记忆"的分子机制提供了新视角。未来研究可进一步探索CREBBP依赖的丙酰化在疾病中的特异性调控网络。