【技术应用】CUTTag应用实例解析：比ChIP-seq更精准高效的DNA-蛋白互作研究
组蛋白翻译后修饰作为核心的表观遗传调控机制，通常被定义为基因表达的分子开关，其通过介导可逆且可遗传的调控过程精细调控基因活性。这种高度动态的修饰过程受到组蛋白修饰酶（writers/erasers）和识别蛋白（readers）的严格协调控制，从而维持细胞核内稳态，确保了染色质结构的稳定性和功能性基因表达网络的平衡。一旦这种稳态因酶活性失调或环境压力而被破坏，将触发表观遗传紊乱，进而在医学层面上显著影响多种疾病的发病机制、进展轨迹及临床预后，例如在癌症的发生中表现为抑癌基因沉默或原癌基因激活（Zhao et al., 2021），在神经退行性疾病中则体现为神经元功能异常积累等等（Gräff et al., 2012）。
鉴于其在生理病理过程中的核心地位，精准绘制特定组蛋白修饰在全基因组范围内的分布图谱至关重要。在之前发表的《利用CUT&Tag找组蛋白修饰调控基因研究思路》一文中，我们概述了CUT&Tag这一革新性技术在高效、高分辨率、低背景捕获体内组蛋白修饰位点方面的应用框架。本文通过聚焦两篇具有代表性的CUT&Tag技术应用文献，深入剖析该技术如何被具体运用于揭示组蛋白修饰在特定基因表达调控通路中的作用机制，从而为理解表观遗传调控的分子基础提供实证性研究思路与范式。
TOP 01 H4K12la介导阿茨海默症的调控机制
题目：Positive feedback regulation of microglial glucose metabolism by histone H4 lysine 12 lactylation in Alzheimer's disease
期刊：Cell metabolism（IF=30.9）
样本类型：阿尔茨海默病患者脑样本和模型小鼠脑组织
研究概述：该研究揭示了阿尔茨海默病（AD）中小胶质细胞代谢异常的核心机制，提出了"糖酵解/H4K12乳酰化/PKM2"正向反馈循环机制。研究发现，在AD模型小鼠（5XFAD）和患者脑组织中，组蛋白H4K12乳酰化（H4K12la）水平显著升高，这种乳酸依赖的组蛋白修饰特异性地富集在淀粉样斑块邻近的小胶质细胞中。通过CUT&Tag技术分析发现，H4K12la结合于糖酵解相关基因（如Hif-1α、Pkm、Ldha）的启动子区域，激活其转录并加剧糖酵解活性。值得注意的是，糖酵解的增强进一步产生代谢产物乳酸盐，促使组蛋白乳酰化水平上升，从而与PKM2（丙酮酸激酶M2型）形成自我强化的恶性循环。研究团队通过药理学抑制PKM2或在小胶质细胞中特异性敲除Pkm2，发现能够有效阻断该循环，改善AD小鼠的淀粉样蛋白病理、缓解神经炎症，并提升空间学习和记忆能力。这提示靶向该代谢-表观遗传调控轴可能成为AD治疗的新策略。
研究思路：
研究结果：
图 小胶质细胞中H4K12la转录结果的全基因组分析（Pan et al., 2022）。
TOP 02 CUT&Tag技术首次揭示H3K18la标记组织特异性的活性增强子
题目：H3K18 lactylation marks tissuespecific active enhancers
期刊：Genome biology（IF=9.4）
样本类型：人鼠细胞
研究概述：通过多组学分析揭示了组蛋白修饰H3K18la（组蛋白H3第18位赖氨酸的乳酰化）的功能定位，H3K18la作为新型表观遗传标记，将乳酸代谢与基因调控耦联，不仅标记高表达基因启动子，更是组织特异性增强子的关键标志，为代谢-表观遗传互作提供了新机制视角。
研究思路：
研究结果：
图 H3K18la标记活性的组织特异性增强子（Galle et al., 2022）。
小医叨叨
在解析目标蛋白于疾病发展及细胞功能调控中的关键作用时——无论是深入探究疾病机制、精准筛选育种标记，还是高效发现药物靶点——CUT&Tag技术都能为您提供高质量的表观调控图谱。作为领先的基因技术服务提供商，伯远生物构建了覆盖Hi-C、ATAC-seq、CUT&Tag（涵盖组蛋白修饰、非组蛋白类目标蛋白）、ChIP-seq、WGBS等全方位的表观遗传技术服务体系，依托成熟的技术平台与丰富的项目经验（已成功完成人类、动物、植物等多物种的CUT&Tag实验与数据分析）。伯远生物将持续以实用高效的技术服务赋能广大科研工作者，推动生命科学研究的进步。
参考文献
[1] Zhao S, Allis C D, Wang G G. The language of chromatin modification in human cancers[J]. Nature Reviews Cancer, 2021, 21(7): 413-430.
[2] Gräff J, Rei D, Guan J S, et al. An epigenetic blockade of cognitive functions in the neurodegenerating brain[J]. Nature, 2012, 483(7388): 222-226.
[3] Pan R Y, He L, Zhang J, et al. Positive feedback regulation of microglial glucose metabolism by histone H4 lysine 12 lactylation in Alzheimer’s disease[J]. Cell metabolism, 2022, 34(4): 634-648. e6.
[4] Galle E, Wong C W, Ghosh A, et al. H3K18 lactylation marks tissue-specific active enhancers[J]. Genome biology, 2022, 23(1): 207.