ror体育点评 王秀杰（中国科学院遗传与发育生物学切磋所）、赵贤明（美国芝加哥大学）

　　生酮饮食（Ketogenic Diet, KD）是一种以高脂肪、极低碳水化合物和适量卵白质为比例的饮食办法，自20世纪20年代初以后继续被临床用来医疗癫痫等疾病。生酮饮食节减了葡萄糖的愚弄，导致游离脂肪酸正在肝脏中转化为酮体，征求乙酰乙酸、β-羟基丁酸（β-OHB）和丙酮，此中β-羟基丁酸是最充足的花式。迄今为止，生酮饮食已正在多种人类疾病中显示出必定的医疗成效，征求癫痫、肥胖、癌症等。然而。生酮饮食因为特地的食品比例装备，较难对峙，还或者会惹起高脂血症、肾结石等一系列并发症。进一步认识生酮饮食阐述用意的机造，有帮于开荒更为强健的饮食办法或疾病医疗手腕。

　　生酮饮食可抬高一种新型的卵白质翻译后点缀——赖氨酸β-羟基丁酰化（lysine β-hydroxybutyrylation, Kbhb）的点缀水准，该点缀基团开头于β-羟基丁酸的活化花式β-羟基丁酰辅酶A（β-hydroxybutyryl-CoA）。正在该处事中ror体育，通过对生酮饮食幼鼠肝脏展开转录组学、卵白质组学、代谢组学、赖氨酸β-羟基丁酰化组学的多组学定量，展现幼鼠肝脏转录组、卵白质组和赖氨酸β-羟基丁酰化组分别性地发作改观。生酮饮食通过赖氨酸β-羟基丁酰化点缀调控多种细胞进程，征求糖酵解和三羧酸轮回等。为了找到阐述主要效力的赖氨酸β-羟基丁酰化点缀位点，基于前沿人为智能本事，打算了新的分层研习框架（Hierarchical learning framework）pFunK，是首个预测卵白质点缀效力的措辞模子。该框架采用分层头脑，奥妙愚弄Transformer模子逮捕序列之间的上下文依赖联系，并联结十种卵白质序列和布局特点，逐层研习赖氨酸点缀特点、赖氨酸β-羟基丁酰化点缀特点，再研习赖氨酸β-羟基丁酰化的效力特点，仅行使9个已知效力的赖氨酸β-羟基丁酰化位点，即完毕了赖氨酸β-羟基丁酰化效力的精准预测。

　　针对该点缀，行使pFunK-Kbhb预测潜正在拥有主要效力的赖氨酸β-羟基丁酰化位点。通过算法预测、细胞试验、动物试验等展现生酮饮食或增加β-羟基丁酸可推广缩醛酶B（Aldolase B, Aldob）的K108位赖氨酸β-羟基丁酰化点缀水准，抑遏mTOR信号通途和糖酵解进程，减弱癌细胞增殖，从而揭示了生酮饮食重塑代谢的新机造。

　　综上所述，此切磋不光展现了生酮饮食阐述用意的新机造，还为预测效力主要的赖氨酸点缀位点供应了普通实用的措辞模子。

　　图1. 试验流程。愚弄喂摄生酮或对比饮食的幼鼠肝脏，展开转录组、卵白质组、β-羟基丁酰化组和代谢组的多组学认识。修筑了分层研习框架pFunK，可预测效力主要的赖氨酸点缀位点。行使pFunK认识β-羟基丁酰化组数据，预测ALDOB的K108为潜正在主要的β-羟基丁酰化位点。后续试验揭示ALDOB的β-羟基丁酰化调控其酶活、mTOR信号通途及肿瘤增殖。

　　四川大学秦俊红、华中科技大学黄新荷ror体育、四川大学苟圣松、四川大学张思韬为该论文的协同第一作家。薛宇教导和贾大教导为该论文的通信作家。四川大学戴伦治教导、张燕教导、杜丹切磋员、胡以国教导、魏强教导、刘振华教导、天津大学轩维民教导、华中科技大学彭迪博士、中山大学刘泽先切磋员、芝加哥大学赵贤明教导、中国科学院上海药物切磋所黄河教导、上海交通大学程金科教导、重庆医科大学谭帅教导、成都中医药大学沈晓飞副切磋员等也为课题供应了肆意援手。

　　行为基因效力调控的主要闭键，卵白质点缀正在多种性命营谋中均阐述症结用意。但因为基于质谱的卵白质点缀检测一样会正在一个样本中捉拿数以千计的同品种型卵白质点缀位点，怎样进一步确定阐述症结用意的点缀位点就成为让科研职员额表苦恼的题目。正在2024年8月12日发布于Nature Metabolism上的题为Ketogenic diet reshapes cancer metabolism through lysine β-hydroxybutyrylation的切磋论文中，华中科技大学的薛宇教导团队和四川大学贾大教导团队团结，正在卵白质的效力性赖氨酸β-羟基丁酰化点缀（Kbhb）位点审定方面博得了主要打破。

　　正在该切磋中，为审定正在生酮饮食条目下阐述调控用意的Kbhb位点，薛宇教导指挥团队开荒了一种预测效力性赖氨酸点缀位点的人为智能算法pFunK。pFunK由三个效力模块构成，分歧掌管三个主题预测方法。第一个方法为赖氨酸点缀位点通用特点识别模块pFunK-P的修筑。模块pFunK-P使用基于transformer架构的深度研习模子，愚弄涉及29种赖氨酸点缀类型的145,657个非冗余赖氨酸点缀位点举办陶冶饮食，来识别赖氨酸点缀闭连的邻近氨基酸序列特点。第二个方法为Kbhb位点特点识别模块pFunK-T的修筑饮食。模块pFunK-T愚弄迁徙研习和一种常用的幼样本量识别算法模子无闭元研习算法（Model-Agnostic Meta-Learning，简称MAML），基于已有的6,932个Kbhb位点对pFunK-P举办微调，使其具备更切确的Kbhb位点识另表才华。第三个方法为效力性Kbhb位点的审定。愚弄9个拥有主要效力的Kbhb位点对pFunK-T举办进一步陶冶，从而完毕效力性Kbhb位点的预测。较作对得的是，pFunK不光拥有较精准的效力性Kbhb位点预测效力，还可能通过正在上述第二和第三个方法中改换用于微调陶冶的赖氨酸点缀位点数据集，来完毕对其他类型赖氨酸点缀的效力性位点识别。以是，“Ketogenic diet reshapes cancer metabolism through lysine β-hydroxybutyrylation”这篇作品不光揭示了生酮饮食通过Kbhb调控癌细胞代谢的新机造，也为切磋职员供应了一个审定区别类型的效力性赖氨酸点缀位点的有力用具。

　　薛宇教导继续从事卵白质点缀闭连的生物新闻学切磋，曾修筑天下上最大的卵白质赖氨酸点缀和磷酸化点缀数据库，开荒了多种预测卵白质点缀位点的手段并被平常行使。本处事中开荒的pFunK手段，奥妙地采用多种人为智能算法彼此添加和通过人为筛选数据对模子举办启发陶冶相联结的形式，完毕了正在陶冶数据极端缺乏的情状下取得高切确度预测结果的打破。因为民多半类型的性命强健数据都拥有与Kbhb位点相同的样本量幼、数据特点不清等特性，pFunK手段的开荒思绪也将对待人为智能算法正在其他性命强健数据解析中的使用发生较好的演示用意。

　　生酮饮食行为一种特地饮食办法，正在癫痫、肥胖、癌症等疾病的医疗中映现出明显成效，但其杂乱机造尚未十足阐明。近期，华中科技大学薛宇教导团队与四川大学贾大教导团队正在Nature Metabolism上发布论文，通过多组学本事解析了生酮饮食对幼鼠肝脏代谢的重塑用意ror体育，希罕是初度揭示了赖氨酸β-羟基丁酰化（Kbhb）这一新型点缀正在此中的症结用意，这一展现不光深化了咱们对生酮饮食用意机造的认识，也为开荒新型抗癌疗法启迪了新途径。正在该处事中，切磋团队更始性地开荒了分层研习框架pFunK，不妨切确预测效力主要的症结点缀位点，浮现了人为智能正在生物医学切磋中的强盛潜力。通过进一步试验验证，证领会生酮饮食通过推广缩醛酶B（Aldob）的K108位赖氨酸β-羟基丁酰化点缀，不妨有用抑遏癌细胞的增殖，揭示了其通过调控代谢途径影响癌症成长的新机造。综上饮食，该切磋不光正在生酮饮食机造切磋上博得了主要打破，也拓展了咱们对卵白质翻译后点缀多样性的看法。

　　原题目：《【前沿希望】专家点评Nat Metab 薛宇/贾大团队团结揭示生酮饮食阐述用意的新机造》

　　本文为滂沱号作家或机构正在滂沱讯息上传并揭橥，仅代表该作家或机构见识，不代表滂沱讯息的见识或态度，滂沱讯息仅供应新闻揭橥平台。申请滂沱号请用电脑拜候。ror体育【前沿发展】大师点评Nat Metab 薛宇贾大团队合营揭穿生酮饮食阐发效率的新机造