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模式动物:SIRT蛋白家族在人类疾病发生发展中的研究

2024-04-10

Sirtuins(SIRTs)是一类进化上高度保守NAD+依赖性组蛋白去酰基酶,在原核和真核生物中调节众多关键信号通路,并参与许多生物过程。


SIRT蛋白家族成员:

人类SIRT家族中公认的成员有7个,即SIRT1~SIRT7。SIRT蛋白家族可与p53、FOXO/PGC-1α、NF-κB、Ku70等蛋白相互作用,调控细胞应激反应、代谢、衰老和凋亡等重要过程。

a. SIRT1、SIRT6和SIRT7主要位于细胞核中。已发现SIRT7是RNA Pol I转录机制的一部分,并在核仁中表达,可与组蛋白结合并正向调节核糖体DNA(rDNA)转录。

b. SIRT2主要存在于细胞质中,其主要底物是α-tubulin。仍然有一部分SIRT2可以转移到细胞核中,参与细胞周期的调节。

c. SIRT3、SIRT4和SIRT5被称为线粒体Sirtuins。SIRT3被线粒体基质加工肽酶切割成其活性形式。全长SIRT3驻留在细胞核中,但是,当响应压力(例如DNA损伤)时,它会迁移到线粒体内。

目前,已有大量证据表明SIRT蛋白家族可广泛参与肿瘤、心脑血管疾病、呼吸系统疾病、消化系统疾病等各类疾病的发生发展过程。由此可见,SIRT蛋白家族在基础研究及临床医学中均具有极其重要的意义。截至目前,尚缺乏综述全面、系统总结SIRT蛋白家族与人类健康和疾病的关系。


小鼠Sirt1-Sirt7基因敲除后表型变化:

Nature一篇文章综述了小鼠Sirt1-Sirt7基因敲除后表型的变化,如下表所示。


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Finkel T, et al. Nature, 2009, 460(7255), 587-591.

Sirt1:大多数小鼠死于出生前后,检测出视网膜、骨和心脏缺陷。

Sirt3:发育正常,AceCS2活性、ATP水平及线粒体蛋白乙酰化过程发生变化。

Sirt4:发育正常,线粒体GDH活性增加。

Sirt5:在鸟氨酸循环过程有缺陷。

Sirt6:有类早衰综合症,严重的低血糖,在四周后死亡。


SIRT蛋白家族敲除小鼠模型构建:

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参考文献:

1.Wu QJ, Zhang TN, Chen HH, Yu XF, Lv JL, Liu YY, Liu YS, Zheng G, Zhao JQ, Wei YF, Guo JY, Liu FH, Chang Q, Zhang YX, Liu CG, Zhao YH. The sirtuin family in health and disease. Signal Transduct Target Ther. 2022 Dec 29;7(1):402. doi: 10.1038/s41392-022-01257-8. PMID: 36581622.

2.Zhang W et al. SIRT6 deficiency results in developmental retardation in cynomolgus monkeys. NATURE 2018, DOI: 10.1038/s41586-018-0437-z

3.Chang, H.C. and L. Guarente, SIRT1 and other sirtuins in metabolism. Trends Endocrinol Metab, 2014. 25(3): p. 138-45.

4.Grabowska, W., E. Sikora, and A. Bielak-Zmijewska, Sirtuins, a promising target in slowing down the ageing process. Biogerontology, 2017. 18(4): p. 447-476.