您好,游客 登录 注册 站内搜索
背景颜色:
阅读论文

Sirtuin家族及其生物学特性

来源:论文联盟  作者:孙莉 [字体: ]

Sirtuin家族及其生物学特性

翻译后修饰在细胞中有重要作用,如DNA识别、蛋白一蛋白相互作用、催化活性和蛋白质稳定性。蛋白乙酰化/去乙酰化属于组蛋白共价修饰,主要由组蛋白乙酰化酶(histone acetyltransferases,HAT)和组蛋白去乙酰化酶(Ilistone deacetvlase,HDAC)分别催化。共有Ⅳ类HDAC,sirtuin属于Ⅲ类HDAC,与酵母转录抑制因子Sir2同源。Sirtuin蛋白家族在不同的细胞过程如细胞凋亡、线粒体生物合成、脂质代谢、脂肪酸氧化、细胞应激反应、胰岛素分泌和衰老都发挥着重要作用。
  1.Sirtuin家族蛋白结构及酶学功能
  1.1蛋白结构
  x线晶体衍射显示(图1),细菌、酵母和哺乳动物sirtuin具有相似的催化核心区域,即275氨基酸残基构成的一大一小两个基本结构域。较大的结构域由rossmann折叠构成,具有较强的保守性,较小的结构域含有1个锌指结构[cys-X-X-Cys-(x)15,20-Cys-X-X-Cysl和螺旋构件。底物结合于两个结构域形成的裂隙发生催化反应。酵母有Sir2和4个Sir2同源物(HSTl-4)。哺乳动物sirtuin有7个亚型SIRTl到SIRT7,其中SIRTl与酵母Sir2在高度保守的核心结构区域序列高度相似性。对真核生物和原核生物的催化核心区域进行系统分析可以将sirtuin分为5个主要类别(I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和u)。第1类:5个酵母sirtuins(sir2和HST蛋白)和人sirtuins中的SIRTl、SIRT2和SIRT3;第Ⅱ类:哺乳动物SIRT4和来自真核生物以及细菌的sirtuins;第Ⅲ类:哺乳动物SIRT5以及古细菌sirtuins,大多数细菌sirtuins也属于此类;第Ⅳ类:包括哺乳动物SIRT6和SIRT7;u类包含革兰氏阳性菌的sirtuins。
  1.2酶学功能
  在酿酒酵母中发现了第1个sirtuin,即Sir2,因此sirtuin酶活性的研究最初均来源于Sir2。用P标记NAD发现人类同源的酵母Sir2基因可以从NAD转移P到牛血清白蛋白,表明Sir2具有ADP-核糖基转移酶活性。酵母Sir2对交配型基因座沉默、端粒DNA沉默和核糖体DNA(rDNA)沉默的转录抑制具有关键作用。对特定组蛋白亚基的赖氨酸残基进行分析,更充分说明了sirtuin的组蛋白去乙酰化作用。Imai等通过对Sir2反应产物的分析,以及有关Sir2核心区域的保守残基突变研究的数据支撑下得出体内Sir2是NAD依赖性去乙酰化酶活性。
  Sir2的组蛋白去乙酰化消耗NAD+,伴随去乙酰蛋白、烟酰胺(nicotinamide,NAM)和0-乙酰基ADP核糖(O-acetyl-ADP-ribose,OAADPr)的生成。其催化活性受细胞NAD+浓度或NAD+/NADH比值变化调节。NAD+合成的限速酶,烟酰胺转磷酸核糖激酶(NAMPT)的细胞水平在不同病理生理条件下也影响sirtuin活性。烟酰胺酶1基因(pyrazinamidase/nictinamidase l,PNCl)编码烟酰胺脱去酰胺基,通过补救途径把NAM转化为烟酸来减少NAM的累积。由此可见,PNCl和NAM都可以调节细胞中Sir2去乙酰化酶活性。此外,Sir2去乙酰化反应的另外一个产物OAADPr,也是一个重要的代谢副产物。OAADPr通过重组和加载Sir2-4沉默复合物定点结合到核小体调节基因沉默。因此,Sir2去乙酰化酶活性对细胞的动态平衡具有关键作用。
  SIR2是从古细菌到高等生物人类都高度保守的基因家族,暗示了其保守的催化机制。细菌和古细菌的sirtuin在转录调控和细胞分化进程中发挥重要作用,比如古细菌的sirtuin的同源物Cob B,它可以调节丙酸分解代谢和钴胺素的酶生物合成,在NAD+依赖条件下去乙酰基并激活乙酰-CoA(acetyl-CoA synthe tase),并且能够将染色质Alba去乙酰化,调节DNA稳定性及转录活性。这些研究表明,真核生物原核生物以共同的机制对赖氨酸进行乙酰化调节,以及细菌应激反应条件下的乙酰化、去乙酰化作用。因此,Sir2同时具有NAD+依赖性去乙酰化酶活性和单ADP核糖基转移酶活性。
  2.Sirtuin家族成员的生物学特性
  哺乳动物sirtuin广泛分布于细胞,具有不同的亚细胞定位,其功能也不相同。SIRTl、SIRT6和SIRT7主要是核蛋白,SIRT3、SIRT4和SIRT5分布于线粒体,而SIRT2主要存在于细胞质。研究显示,SIRTl-3有较强的去乙酰化酶活性,SIRT4-7则较弱或检测不到去乙酰化酶的活性,而SIRT4主要表现ADP-核糖基转移酶活性。哺乳动物sirtuin的亚细胞定位、作用底物及功能如表1所示。
  2.1SIRT 1
  SIRT1是酵母Sir2基因的同源基因,也是目前研究最多的,在胚胎发育及骨骼肌分化都具有重要作用,参与染色质修饰、表观遗传学、炎症和应激反应,与组蛋白和一些非组蛋白底物相互作用。其中非组蛋白底物包括肿瘤抑制基因p53、核因子-KB(NF-KB)、过氧化物酶体增殖子激活受体y共激活因子1-a(PGC-1a)、FOXO、肝x受体(LXR)、PARP、Ku70和低氧诱导因子(HIF)-1a等。SIRTl将p53本文由论文联盟http://www.LWlM.COm收集整理去乙酰化调节细胞凋亡,并抑制细胞应激中依赖p53的转录过程,啮齿类动物实验表明SIRTl有肿瘤抑制作用,这可能与其去乙酰化功能及抑制B-连环蛋白转录活性有关。

欢迎浏览更多论文联盟首页理学论文生物学论文文章
收藏 & 分享 推荐 打印 | 录入:yjiemm

本文评论   查看全部评论 (0)
表情: 评论表情符号选择 姓名: 字数
点评:
       
评论声明
  • 尊重网上道德,遵守中华人民共和国的各项有关法律法规
  • 承担一切因您的行为而直接或间接导致的民事或刑事法律责任
  • 本站管理人员有权保留或删除其管辖留言中的任意内容
  • 本站有权在网站内转载或引用您的评论
  • 参与本评论即表明您已经阅读并接受上述条款
内容分类导航