SIRT6是一种高度保守的NAD依赖脱乙酰化酶Sirtui

  去乙酰化酶Sirtuin1~7与寿命密切相关,因此常被称为长寿蛋白质,更进一步揭露Sirtuin6与长寿的关系。NAD+是长寿蛋白质大家族的主要基础,进一步完善了NMN/NAD+延长寿命的机制。

  SIRT6是一种高度保守的NAD+依赖脱乙酰化酶Sirtuins大家族,在DNA损伤、代谢和癌症等方面扮演着不同的角色。过去的一些动物实验表明,SIRT6可能与物种的寿命长度有关。为了探索SIRT6与寿命长度的具体联系,生物学教授Veragorbunova和Andreiseluanov及其科学研究团队系统分析了18种啮齿动物中分离的原始成纤维细胞,寿命短至3年(老鼠)和32年(裸鼹鼠和水獭)。该科学研究结果发表在Cell期刊上。

SIRT6是一种高度保守的NAD依赖脱乙酰化酶Sirtui插图NMN

  DNA损伤和衰老。

  保持DNA的完整性对于确保遗传物质的准确遗传和维持细胞的生理功能至关重要。DSB是一种引起遗传物质突变和有害易位的DNA损伤,主要表现为双链断裂。未修复的DNA损伤更进一步导致细胞衰老或肿瘤,从而危害人类健康。为此,细胞进化了两种主要的DSB修复机制:非同源终端连接(NHEJ)——根据连接两端来修复DSB的突变趋势;同源重组(HR)——仅在姐妹染色单体配对中发挥作用。

  DSB的识别、扩展和修复涉及许多因素,称为DNA损伤响应(DDR)。根据此全过程,聚(ADP-核糖核苷酸)聚合酶(PARP)大家族的工作人员可以发觉破裂,而且激话肌醇3-蛋白激酶(PI3K)聚磷酸盐有关蛋白激酶(包括ATM、ATR、DNA-PK)。这些蛋白质反过来招募放大信号的传感器,包括MRN复合物和各种组蛋白修饰物。

  SIRT6和DNA修复。

  SIRT6在DNA损伤、新陈代谢和癌症方面有不同的作用。有科学研究显示,DNA损伤之后,SIRT6会在数秒钟内聚集到DSB位点,尤其是用来打开H3K56脱乙酰化的浓缩剂,这是正确筹集下游DDR因子和有效DNA修复所需要的关键步骤。

  此外,动物实验表明,缺乏SIRT6的老鼠基因组不稳定,寿命短(2-3周龄异常,约4周后死亡),而表达SIRT6的老鼠寿命明显延长(平均寿命增加14.8%)。因此,SIRT6促进DNA修复很可能是长寿的关键因素。

  科学研究SIRT6和寿命长度。

  为了探索SIRT6是否与物种的寿命有关,科学研究工作人员首先分析了18个原始细胞的DNA修复,他们使用基于GFP的报告分子来测量DSB的两种修复方法,即NHEJ和人力资源的修复效率,然后将报告构建集成到原始皮肤和肺成纤维细胞的基因组中。结果表明,寿命寿命更长的物种经历了更高效的DSB修复,与物种的重量无关。

  此外,长寿物种在修复辐射引起的DNA损伤方面也有更多的优势。科学研究工作人员使用替代测定方法测试了DSB修复,包括G-H2AX、53BP1焦点定量和G-辐射后的聚落形成测定,发现不同物种的原始细胞在1小时辐射后诱导了类似数量的病变,但24小时后,长寿物种细胞中未修复的病变明显低于短寿物种,表明长寿物种对辐射的抵抗力更强。

  长寿物种在DNA修复中的抗辐射优势实际上是由于其体内的SIRT6活力更强。SIRT6是两种DSB修复方法的共同上游调节因素,可以刺激NHEJ和HR修复。科学研究工作人员测试了来自不同物种的SIRT6在刺激DSB修复过程中的活力,发现SIRT6刺激NHEJ的能力与啮齿动物的寿命长度密切相关。

  科学研究工作人员还更进一步测试了SIRT6是否是长寿物种DSB修复的关键因素。它们在含有DSB修复结构的水獭皮成纤维细胞中去除SIRT6,然后测试修复效率。与模拟转移的细胞相比,去除SIRT6的细胞显著降低了修复效率。因此,SIRT6的表达对于长寿物种来说是必要的,因为它们需要保持高水平的DSB修复。这意味着SIRT6基因在长寿进化全过程中得到了优化。物种寿命越长,SIRT6的表达越必要,其促进DNA修复的能力就越强。

  物种的长寿导致SIRT6的高表达,反过来又能成立吗?

  科学研究工作人员开始探索哪些氨基酸是物种间SIRT6活力差异的原因。在SIRT6蛋白质上,科学研究工作人员更加了活力较差的小白鼠(强活力)和水獭(SIRT6)蛋白质的分子差异,发现了决定活力差异的五种氨基酸残基。当用小白鼠的五种氨基酸残留物取代水獭的残留物时,水獭体内的SIRT6活力也相应降低。

  小白鼠与水獭SIRT6在aa21-270区域的蛋白质相差为5个残基:235、249、260、263和264。

  接下来,他们开始测试SIRT6的高表达能否反过来延长物种的使用寿命。他们将小白鼠SIRT6和水獭SIRT6整合到转基因果蝇染色体上相同的基因座中,诱导其表达。生存曲线显示,插入更长寿物种的SIRT6基因片段延长了果蝇的使用寿命,水獭的SIRT6比小白鼠的更有效。这也为抗衰老干预提供了新的方向。