在过去十年中，表观遗传学与代谢调控的交汇已成为生命科学研究的前沿领域。组蛋白修饰是调控基因表达的重要手段，除了传统的甲基化和乙酰化外，近年来研究者发现了一种新型的组蛋白修饰，即β-羟基丁酰化（β-hydroxybutyrylation, Kbhb）。令人惊讶的是，这种修饰与能量代谢，尤其是酮体代谢密切相关，为理解细胞应对能量压力的机制提供了新的视角。

一、什么是组蛋白 β-羟基丁酰化？

组蛋白 β-羟基丁酰化是指赖氨酸残基上的 ε-氨基被 β-羟基丁酰基（β-hydroxybutyryl group）修饰。这一修饰最早于 2016 年由 Zhao 等人在《Molecular Cell》报道。与乙酰化类似，β-羟基丁酰化能够改变组蛋白的化学性质，影响染色质结构，从而调节基因转录活性。

关键特点：

• 能量状态依赖性：Kbhb 修饰水平随着体内酮体浓度变化而动态调整。
• 基因选择性调控：β-羟基丁酰化在能量代谢相关基因启动子富集，尤其影响脂肪酸氧化、糖异生等代谢通路。
• 可逆性：类似于乙酰化，Kbhb 受组蛋白去乙酰化酶（HDACs）和乙酰转移酶（HATs）调控，但具体酶谱仍在研究中。

这一修饰将代谢信号直接“写入”染色质，从而实现代谢状态与基因表达的耦合，是典型的代谢—表观遗传互作例子。

二、酮体代谢概述

酮体是指在饥饿、低碳水饮食或糖尿病状态下，肝脏通过脂肪酸氧化生成的水溶性小分子能源，包括β-羟基丁酸（BHB）、乙酰乙酸（AcAc）和丙酮。

• 能量供应：酮体可替代葡萄糖为脑、心脏和骨骼肌提供能量。
• 信号分子：BHB 不仅是能源分子，还作为信号分子调控炎症、氧化应激和细胞存活。

BHB 的浓度升高时，直接影响组蛋白 β-羟基丁酰化水平，这种代谢—表观遗传耦合使细胞能够快速适应能量压力。

三、β-羟基丁酰化与酮体代谢的关联机制

1、BHB 是 β-羟基丁酰化的底物

β-羟基丁酰化的底物正是 β-羟基丁酰-CoA，其生成依赖于酮体代谢中 BHB 的活化。

• 当血液中 BHB 水平升高时，细胞可通过酶促反应将其转化为 β-羟基丁酰-CoA。
• 该中间体随后被组蛋白乙酰转移酶（如 p300）转移到赖氨酸残基，完成 β-羟基丁酰化修饰。

换句话说，细胞的能量状态直接“书写”在染色质上，形成一种快速响应机制。

2、调控能量代谢基因

研究显示，Kbhb 修饰主要富集在调控脂肪酸代谢、糖异生和氧化磷酸化的基因启动子上。

• 饥饿或酮体升高：Kbhb 修饰增强这些基因的转录，从而促进能量生成。
• 糖充足条件：Kbhb 水平下降，这些基因的活性降低，代谢途径回归基线状态。

这一机制解释了为什么在长期禁食或生酮饮食中，代谢基因表达模式发生显著变化。

3、β-羟基丁酰化的细胞保护作用

除了调控代谢，β-羟基丁酰化还具有潜在的抗氧化和抗炎功能：

• BHB 通过 β-羟基丁酰化激活 FOXO3、PPARα 等转录因子，提高抗氧化酶表达。
• 在神经和心肌细胞中，Kbhb 修饰可降低细胞应激反应，延缓能量匮乏带来的损伤。

因此，β-羟基丁酰化不仅是代谢传感器，也是细胞防御机制的重要组成部分。

四、临床与研究价值

• 糖尿病与肥胖：Kbhb 与脂质代谢相关基因密切联系，为糖尿病代谢调控提供新的分子靶点。
• 神经退行性疾病：在阿尔茨海默病和帕金森病模型中，生酮饮食提升 BHB 水平，可通过 β-羟基丁酰化改善神经元存活。
• 抗癌研究：某些肿瘤细胞依赖糖代谢，调控 Kbhb 可能影响其代谢适应性，成为潜在干预策略。

随着质谱技术的发展，科学家能够高灵敏度、高通量地检测 β-羟基丁酰化位点，为代谢与表观遗传交互研究提供强有力工具。

五、技术平台助力 Kbhb 研究

在实验室研究中，精准测定 β-羟基丁酰化水平是理解其生理功能的核心。

• 高分辨质谱（Orbitrap 或 Q-TOF）可实现低丰度 Kbhb 修饰肽段的检测。
• 蛋白组学分析结合酮体处理实验，可揭示代谢状态对基因表达的全局影响。

百泰派克生物科技整合前沿质谱平台与优化的数据分析流程，为科学家提供高覆盖、高可靠性的 Kbhb 修饰图谱解决方案，加速酮体代谢与表观遗传调控的研究。

组蛋白 β-羟基丁酰化是酮体代谢与基因调控之间的桥梁。BHB 不仅作为能量分子，更通过 β-羟基丁酰化修饰直接影响染色质结构与代谢基因表达。这一机制为理解细胞在饥饿、生酮或代谢应激状态下的快速适应提供了新视角，同时为代谢疾病、神经退行性疾病及肿瘤研究开辟了新的策略。在百泰派克生物科技，我们致力于通过先进的蛋白组学与代谢组学技术，为科研人员提供精确、可重复的实验数据，助力探索代谢与表观遗传调控的奥秘。无论是 Kbhb 修饰研究还是酮体代谢机制解析，我们都为科学发现提供坚实的技术支持。

百泰派克生物科技特色项目

一、蛋白测序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪及岛津公司埃德曼降解测序系统对蛋白质序列进行分析，提供基于质谱的蛋白测序分析服务，包括对蛋白质的氨基酸组成分析，N端测序，C端测序和全序列分析，以及基于埃德曼降解的蛋白质N端序列分析服务。对于未知理论序列的蛋白质，提供基于从头测序法的蛋白质从头测序服务，对蛋白序列进行分析。

※服务优势：

1.采用目前世界上先进的质谱仪器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可实现对所测定靶蛋白序列 100% 的覆盖;

3.可测定蛋白N端多达 70个氨基酸序列;

4.可测定多种形式的样品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白条带;

5.样品用量低: 蛋白样品仅需 5-10ug，即可完成检测;

6.测序不受N端封闭，PEC和和糖基化等N端修饰的影响。

二、蛋白质组学

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，提供定量蛋白质组学、靶向蛋白质组学、多肽组学、翻译后修饰蛋白组学等多种蛋白质组学分析服务。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4D蛋白质组学服务，助力微量样本蛋白组学、大样本群医学及高通量修饰组学等研究工作。

※服务优势：

1 .高通量定量蛋白分析:多对照组大规模实验分析，发现新的生物标记物;

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三、单细胞质谱流式技术分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm质谱流式系统进行单细胞质谱流式技术分析，采用金属元素标记物（通常是金属元素标记的特异抗体）标记细胞表面和内部的分子，然后用流式细胞原理分离单个细胞，再用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析单个细胞的原子质量谱，最后将原子质量谱数据转换为细胞表面和内部的信号分子表达量。

※服务优势：

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单细胞RNAseq受成本等因素限制，所有样本细胞汇总的分析数目一般在2x10^4个左右，而流式质谱技术一次（单样本）就可分析至少10^5的细胞，实现了数量级的提高，且成本不高于单细胞RNAseq。

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①流式质谱结果可以给出细胞亚群的变化，在临床诊断、疾病机制研究等方面具有极大的研究前景；

②将金属标签技术与其他技术结合会有新应用方向。除常规蛋白外，质谱流式细胞技术还可用于蛋白翻译后修饰；

③可检测细胞存活率、细胞大小、mRNA转录子表达量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

四、基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现

百泰派克生物科技的基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现一站式解决方案包括我们专有的、高度敏感的免疫肽富集和鉴定方案。我们能够帮助您实现10,000个以上I型多肽和10,000个以上II型多肽的鉴定和识别。通过我们优化的高通量免疫多肽组学分析平台进行免疫肽组学分析，可从最小的样品材料中进行可重复的识别和定量。该服务可以应用于大规模的研究，旨在助力科研工作者寻找癌症、免疫疾病及传染病的解决方案，深入挖掘未知的靶标。

五、生物药物表征

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