第一單位首篇Cell！電子科技大學取得重磅突破

糖酵解是人體內一個至關重要的代謝途徑，它能將葡萄糖轉化為丙酮酸。盡管丙酮酸已被證實是糖酵解過程中的關鍵終產物，且具有能量代謝和生物合成的雙重作用，但其非代謝功能卻尚未得到充分研究。

2026年2月27日，四川省醫學科學院·四川省人民醫院、電子科技大學醫學院鄭慧團隊在Cell在線發表題為“Pyruvate is a natural suppressor of interferon signaling by inducing STAT1 protein pyruvylation”的研究論文，該研究報道了一種由丙酮酸介導的蛋白質后翻譯修飾（PTM），即蛋白質丙酮酸化現象。該研究發現，高葡萄糖水平誘導的糖酵解會促進信號轉導及轉錄激活因子 1（STAT1）在賴氨酸 201 位點（K201）的丙酮酸化，從而阻斷 STAT1 與信號轉導及轉錄激活因子 2（STAT2）的相互作用，進而抑制 I 型干擾素（IFN-I）信號傳導和抗病毒免疫反應。

因此，STAT1-K201R 敲入小鼠表現出增強的 IFN-I 抗病毒免疫能力。值得注意的是，高葡萄糖水平會促進 STAT1 的丙酮酸化，并減弱人類對病毒感染或 IFN-I 治療的免疫反應。本研究揭示了蛋白質的丙酮酸化修飾現象，闡明了丙酮酸這一代謝產物的非代謝功能，并深入探討了高血糖如何通過丙酮酸抑制 IFN-I 抗病毒免疫反應，從而為預防和治療病毒感染提供了改善 IFN-I 免疫活性的策略。

糖酵解途徑作為一種在各類生物體內高度保守的代謝途徑，在核心碳代謝中發揮著重要作用。這一分解代謝過程將一個葡萄糖分子分解為兩個丙酮酸分子，而丙酮酸是糖酵解的最終產物。在有氧條件下，丙酮酸進入三羧酸循環以生成乙酰輔酶 A（acetyl-CoA），而在無氧條件下則會生成乳酸。糖酵解途徑由一系列代謝酶調控，包括己糖激酶（HK）、磷酸果糖激酶（PFK）、烯醇化酶（ENO）和丙酮酸激酶（PK）。

在這些 PK 中，丙酮酸激酶 M2（PKM2）是一種普遍表達的 PK，它對糖酵解的通量起著關鍵的調節作用。PKM2 通過催化糖酵解的最后一步將磷酸烯醇式丙酮酸轉化為丙酮酸并產生 ATP。已有研究表明，丙酮酸不僅是能量代謝中的關鍵代謝物，還在細胞穩態中發揮著重要作用。此外，丙酮酸代謝的失調與多種病理狀況有關，包括 2 型糖尿病、癌癥和其他疾病。然而，這種代謝物丙酮酸的非代謝功能尚未得到充分探索。

文章模式圖（圖源自Cell）

近期的研究表明，丙酮酸的下游代謝產物乳酸能夠對蛋白質進行修飾，并導致蛋白質的乳酰化現象。蛋白質的乳酰化修飾已成為一種在多種生物過程中起關鍵作用的調控機制，這些過程包括 DNA 修復、先天免疫、腫瘤發生以及同源重組修復等。有趣的是，有報道稱丙酮酸能夠與細菌、藻類和酵母中的單糖殘基（如葡萄糖、半乳糖、甘氨葡萄糖和甘露糖）結合，從而產生糖基化的丙酮酸化現象，而這種現象迄今尚未在人類體內發現。糖基化的丙酮酸化所報道的功能包括對細胞外多糖的黏度產生影響、細菌與植物的共生關系以及細菌細胞壁的錨定作用。然而，蛋白質是否能通過丙酮酸進行修飾形成蛋白質丙酮酸化以及蛋白質丙酮酸化的生物學意義尚未有報道。

該研究揭示了糖酵解的最終產物——丙酮酸，能夠作為一種小分子供體，與蛋白質發生共價結合，從而產生一種蛋白質后翻譯修飾（PTM），即蛋白質丙酮酸化。已有報道指出，高血糖會加重糖尿病患者因嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒 2（SARS-CoV-2）引起的 2019 年冠狀病毒病（COVID-19）的嚴重程度。然而，高血糖是否以及如何影響抗病毒免疫機制仍不清楚。

該研究發現高血糖上調糖酵解會促進信號轉導及轉錄激活因子 1（STAT1）蛋白在賴氨酸 201 位點（Lys201；K201）的丙酮酸化，進而抑制 I 型干擾素（IFN-I）信號的活性。重要的是，STAT1 K201R 敲入小鼠表現出增強的 IFN-I 抗病毒免疫能力。總之，本研究不僅確定了蛋白質丙酮酸化現象，還建立了丙酮酸代謝與 IFN-I 抗病毒免疫活性之間的聯系。

參考消息：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)00110-8