去乙酰化酶Sirtuins与肾脏衰老关系的研究进展
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2021Sirtuins家族成员抗衰老作用研究进展范文 衰老是生物体在遗传因素和内外环境相互作用下出现进行性,不可逆的生理功能下降的生物学过程。
早在75 年前,McCay 和他的同事首先发现热量限制的大鼠比自由饮食的大鼠寿命更长。
尽管这一发现已经过去了很久,但对于促使寿限延长的分子机制一直扑朔迷离。
最初在酵母中发现的沉默信息调控因子 2( Sir2) ,是一种 NAD+依赖性去乙酰转移酶,在对于酵母寿限的调节方面发挥着重要的作用。
后来,在通过热量限制延长酵母寿限方面,发现 Sir2 在其中起重要作用。
这些发现推出了生物学中一个新的领域: 对于 Sir2 以及其在哺乳动物中的同源蛋白———Sirtuins 家族的研究。
其中,SIRT1 抗衰老作用经历了肯定,质疑,再到肯定的一个过程; SIRT6 则是Sirtuins 家族具有抗衰老作用的另外一个重要的家族成员。
1、Sirtuins 家族成员及其与衰老长寿的关系 Sirtuins家族主要有 7 个蛋白成员: SIRT1-SIRT7。
它们在细胞中分布较为广泛,功能也较为多样。
Michishita 等 2005 年研究发现 SIRT1、SIRT6 和 SIRT7 分布于细胞核中的不同部位,SIRT1 主要分布于核小体内,SIRT7 主要存在于核仁,SIRT2 通常存在于胞浆中,而线粒体中存在较多的是 SIRT3、SIRT4 和SIRT5,其中 SIRT3 主要在线粒体内膜,SIRT5 多分布于线粒体内膜腔和基质中。
Sirtuins 蛋白家族在细胞中的广泛分布,参与调控细胞分化与凋亡,细胞周期,新陈代谢与基因组稳定等方面。
由于Sirtuins 是一种 NAD+依赖性组蛋白去乙酰化酶,因而它通过赖氨酸去乙酰化来改变蛋白质的活性以及稳定性来调控衰老过程。
Sirtuins 家族中,目前已知 SIRT1、SIRT3 和SIRT6 与衰老和长寿有关,其中 SIRT1 和 SIRT6 与调控衰老及长寿的关系最为密切,是探究衰老机制与干预的研究热点和方向,并且已经在许多方面取得了重大进展。
SIRT1连接热量限制与长寿的桥梁【摘要】沉默信息调节因子2(silent information regulator 2,sir2)相关酶类(sirtuins,sirts)是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nad+)依赖的蛋白去乙酰化酶,通过去乙酰化而关闭某些基因调控功能。
哺乳动物sirts家族包含7个成员,分别以sirt1-7命名之。
sirt1是其重要成员,研究最多。
适当的热量限制(calorie restriction,cr)诱导的低代谢可延长生物体寿命,然而其具体机制却还知之甚少。
越来越多的证据表明,sirt1在cr诱导的代谢途径中起重要作用,是连接cr与长寿的桥梁。
【关键词】沉默信息调节因子2相关酶l;热量限制;寿命doi:10.3969/j.issn.1004-7484(s).2013.08.601 文章编号:1004-7484(2013)-08-4604-021935年,mccay等人发现,给予大鼠少于随意摄取的食物量可延长大鼠寿命,从而提出了cr的概念[1]。
至今,已有的研究证明cr 可使鼠类、酵母菌、线虫、果蝇寿命延长[2-5]。
cr降低高血糖、高血脂和高血压等心血管疾病的危险因素,对于预防代谢相关性疾病、延缓衰老具有肯定的作用;但其深层次的机理是否如此简单呢?大量研究表明[6-7],cr对于衰老的延缓作用需要沉默信息调节因子2(silent information regulator2,sir2)或其在哺乳动物的同源基因sirt1的参与;对于哺乳动物而言,sirt1是连接cr与长寿的桥梁。
1 sirt1概述sir2最先于1986年jasper rine和ira herskowitz在芽殖酵母细胞中发现,参与基因沉默、dna修复,与物质、能量代谢和衰老等关系密切。
sirts是sir2相关酶类,是一种高度保守的蛋白质,从细菌到人类广泛分布(少数原核生物也有分布)。
sirt1目前研究最多,sirt1的活性可被尼克酰胺(nic)、sirtinol、cambinol、splitomicin及间苯三酚类、吲哚类、苏拉明类和腺苷类等抑制,而被白黎芦醇(re)、槲皮素、imidazoquinoxaline、pyrroloquinoxaline scaffolds、srt等激活。
2019年第11期广东化工第46卷总第397期·107·组蛋白去乙酰化酶(SIRT1)抑制剂的研究进展杨利生,舒志豪,张齐玉,王德传*(中国药科大学理学院,江苏南京211198)[摘要]SIRT1是一种依赖NAD+辅酶的组蛋白去乙酰化酶,通过对组蛋白进行去乙酰化修饰,调控基因的的表达。
SIRT1与代谢,炎症和肿瘤等多种疾病有关,有望成为肿瘤治疗的新靶点。
本文对近些年SIRT1抑制剂的发展,以及它们存在的问题作了概述,并对SIRT1抑制剂的未来进行展望,将为以后SIRT1抑制剂的开发提供一些参考。
[关键词]SIRT1;组蛋白去乙酰化酶;SIRT1抑制剂[中图分类号]TQ[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2019)11-0107-02Advances in Research of Histone Deacetylase InhibitorsYang Lisheng,Shu Zhihao,Zhang Qiyu,Wang Dechuan*(College of Science,China Pharmaceutical University,Nanjing211198,China)Abstract:SIRT1are coenzyme NAD+-dependent histone deacetylases.It regulates gene expression by deacetylating histone.SIRT1is associated with many diseases,such as metabolism,inflammation and cancer,and is expected to become a new target for cancer treatment.In this paper,the development of SIRT1 inhibitors in recent years and their problems are summarized,which will provide some references for the future development of SIRT1inhibitors Keywords:SIRT1;Histone deacetylases;SIRT1inhibitorsSirtuin蛋白是酵母菌中的沉默信息调节因子2(Sir2)的同系物[1],在人类中一共有七种sirtuin蛋白,它们广泛分布于细胞的不同亚结构中[2]。
110猪业科学 SWINE INDUSTRY SCIENCE 2017年34卷第04期Sirt2和Sirt3基因的研究进展崔清明1,2,彭英林1,2(1.湖南农业大学动物科技学院,湖南 长沙 410128;2.湖南省畜牧兽医研究所,湖南 长沙 410131)栏目协办摘 要:该文介绍了Sirtuins家族的成员、结构及生物学功能。
从对机体的代谢调节方面重点介绍了该家族中sirt2和sirt3的研究现状。
关键词:Sirtuins 家族;sirt2;sirt3;研究进展Sirtuins 家族是广泛存在于地球所有生命形态中的具有共同催化结构的古老蛋白质。
Sirtuins 家族是在包括细菌、真菌、酵母菌、疟原虫、后生动物、哺乳动物甚至病毒等生命体中发现的广泛保守的酶家族[1-3]。
由sirtuins 酶催化的最常见反应是NAD +依赖性蛋白质去乙酰化,是各种生物体中的调节剂,在酵母菌、蠕虫到哺乳动物中均有体现[4-5]。
1 Sirtuins 家族简介1.1 Sirtuins 家族成员及定位哺乳动物的沉默信号调节子(Silent information regulator,SIRT1-7)家族是酵母SIR2的同源蛋白质,是一类在物种间高度保守的蛋白质去乙酰化酶。
Kelar 等[6]最初于1979年在酵母中发现sir2并命名为MAR1(mating type regulator),20世纪90年代初,Gottschling 等[7]共同研究发现sir2是染色体上端粒及其附近区域发生染色质沉默的主效基因。
随后,另外四个sir2的同源基因也逐渐被人们从酵母中发现,它们对于细胞周期及基因组的稳定具有重要作用。
随着研究的继续,sir2的同源基因在细菌、哺乳动物以及植物中被发现,因这些基因保守性很强,故将这一类蛋白统称为Sirtuins,简称sirt。
作者简介:崔清明(1992-),男,山西运城人,硕士研究生,主要从事动物遗传育种与繁殖方面研究,E-mail:1335217946@通讯作者:彭英林(1965-),男,湖南双峰人,研究员,E-mail:139********@Sirtuins 家族广泛存在于原核生物和真核生物中。
抗衰老酶蛋白SIRT6与炎症反应在慢性疾病中研究进展王开【期刊名称】《《口腔颌面外科杂志》》【年(卷),期】2019(029)004【总页数】5页(P235-239)【关键词】沉默配型信息调节蛋白SIRT6; 炎症反应; 慢性疾病【作者】王开【作者单位】第二军医大学附属公利医院口腔科上海 200135【正文语种】中文【中图分类】R782沉默配型信息调节蛋白(silent mating type information regulation 2 homolog,Sirtuin)是一类长寿基因家族,哺乳动物的Sirtuin基因家族含有7个成员:SIRT(1~7)[1]。
其中抗衰老酶蛋白 SIRT6,即去乙酰化酶 SIRT6(dependent deacetylase sirtuin-6)是广泛存在于哺乳动物中的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)依赖的一种组蛋白,是沉默配型信息调节蛋白家族(Sirtuin)重要成员,具有调节DNA损伤修复、代谢、压力耐受及炎症反应和衰老的功能[2-3]。
研究证实炎症反应中NAD+的含量以及NAD+/NADH的比值会发生显著性的改变,而Sirtuins蛋白的生物性又直接依赖于NAD+,因此进一步证明了NAD+依赖性Sirtuins与炎症反应的关联性[4]。
口腔疾病中,牙周病是一种以牙周组织破坏为特征的慢性进行性炎症性疾病。
其炎症进展期形成的局部炎症微环境导致颌骨组织的严重破坏和吸收。
王晓虎等[5]研究利用脂多糖(LPS)诱导大鼠上颌骨建立牙周炎动物模型,观察发现上颌骨牙槽骨吸收明显,大量的促炎介质生成及血清水平的变化促使牙槽骨发生病理性改变,进而促发衰老的动态趋势,其中白细胞介素 1(interleukin-1,IL-1)、IL-6 和肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)等炎性介质,是最具代表性的炎性标记物。
而SIRT6是炎症反应及衰老相关疾病的关键调控蛋白,但是在调控炎症反应方面的具体机制还不清楚,在口腔颌骨相关的疾病中的研究甚少。
组蛋白去乙酰化酶Sirt1 抑制剂的抗移植排斥机制研究背景: 器官移植是绝大部分器官衰竭患者的最终治疗手段。
大量证据表明CNI 类药物的出现有效改善了器官移植物的短期存活率。
自CNI类药物应用于临床后,急性排斥发生率大幅下降,患者1年存活率极大提高。
但是长期服用CNI类药物也会导致各类药物副作用,如肾毒性、神经毒性, 并导致感染和癌症的患病风险增加。
因此, 目前普遍观点认为CNI 类药物对于预防移植物排斥是不可或缺的, 但其服用剂量应适当减少。
传统的移植免疫学认为来自供者或受者的抗原提呈细胞通过直接途径或间接途径激活T淋巴细胞,随后Th细胞分泌IFN- 丫、IL-2和其它细胞因子从而介导了移植排斥的发生。
基于此种理论,CNI类药物通过结合FKBP12阻止NF-AT的激活,从而阻止IL-2基因的转录。
最近有研究表明Th17和Treg细胞之间的平衡与同种异体移植物排斥反应的发生密切相关。
Th17细胞对于急性和慢性排斥的发生十分重要,而Treg细胞又对于诱导和维持受者对移植物的免疫耐受至关重要。
但是CNI类药物无法有效抑制由Th17细胞所介导的排斥反应,甚至有研究表明CNI类药物会导致Th17/Treg的失衡。
因此,调节Th17/Treg 平衡是目前最有前景的预防排斥反应的诊疗目标。
近几年表观遗传学越来越受到免疫学家的重视, 它被认为是对免疫细胞进行精确调控的有效机制, 移植免疫学家甚至认为通过此种调控可以有效抑制慢性排斥。
Sirtuins是NAD-依赖的第三类组蛋白去乙酰化酶,其在转录调控、新陈代谢、细胞老化、细胞自噬/凋亡、自身免疫、氧化应激、炎症等各项生理过程中均扮演着重要角色。
Sirtuins 家族共有七位成员, 其中Sirt1 对于各类在机体免疫功能发挥重要作用的转录因子起着重要的调控作用最初的研究认定Sirt1 在免疫过程中主要发挥着抗炎作用。
但是近年来聚焦T 淋巴细胞的研究实验表明Sirt1 在免疫应答过程中发挥着重要的促炎作用。
—科教导刊(电子版)·2019年第8期/3月(中)—289SIRT1功能研究进展衣雨娇(中国海洋大学山东·青岛266000)摘要SIRT1是一种NAD +(烟酰胺腺苷二核苷酸)依赖的脱乙酰化酶,与酵母菌沉默信息调节因子Sir2具高度同源性。
它主要通过对多种非组蛋白和组蛋白的去乙酰化作用,参与多种细胞生物学功能。
本文综述了SIRT1相关功能的最新研究进展。
关键词SIRT1脱乙酰化功能中图分类号:R339.3文献标识码:A 1Sirtuins 家族的基本特性Sirtuins 家族是一个NAD +依赖的家族,于哺乳动物细胞中广泛表达。
目前该家族共有7个成员,分别为:SIRT1、SIRT2、SIRT3、SIRT4、SIRT5、SIRT6、SIRT7。
SIRT2存在于细胞质,SIRT3、SIRT4和SIRT5位于线粒体,SIRT6、SIRT7位于细胞核。
由于它们在细胞中分布位置和结构上的差异,使其产生了不同的酶活性。
Sirtuins 家族与衰老相关疾病有关,例如:神经退行性疾病、心血管疾病等。
在Sirtuins 家族中,SIRT1是与酵母菌沉默信息调节因子Sir2同源性最高的成员,该基因位于10号染色体,共编码了747个氨基酸,其蛋白质相对分子量约为120kDa ,主要分布区域为细胞核。
NAD +/NADH 结合区是SIRT1的活性中心,这样的关键结构决定了SIRT1在哺乳动物细胞中的重要作用。
它可以脱去组蛋白H1、H3和H4的乙酰基,与此同时,也可以作用于许多非组蛋白,例如:p53、PGC-1等,还可以修饰PARP1和Ku 70等DNA 修复蛋白质。
已有的研究表明,SIRT1可以通过调节Wnt/-catenin 通路来调节骨代谢。
2SIRT1与炎症近年来的研究表明,SIRT1能够抑制炎症并且调节免疫细胞,因此成为一种重要的免疫调节剂。
许多炎症因子例如:TNF-,IL-6和IL-10已经被报道参与了癌症的发生与发展。
SIRT7生物学功能与人类疾病研究进展刘新【摘要】SIRT7是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)依赖的第三类去乙酰化酶sirtuins家族成员之一.尽管SIRT7 是迄今sirtuins家族中研究最少的成员,但是最近的突破性研究使其去乙酰化活性及生物功能日渐清晰.SIRT7是sirtuins家族中唯一位于核仁的蛋白.在有丝分裂中,SIRT7介导rDNA转录激活.SIRT7通过其去乙酰化活性与P53、H3K18、PAF53、NPM1、GABP-β1和U3-55k等多种底物蛋白相互作用,参与调控细胞增殖、衰老、凋亡等多种细胞进程,并在应激条件下参与调节细胞生存与凋亡的平衡.SIRT7在细胞代谢过程中发挥重要作用,参与恶性肿瘤、心血管疾病、脂肪肝及糖尿病等疾病的病理性进展.本文总结了近年来SIRT 7的研究进展,就其生物学功能与人类疾病的相关性作一综述.【期刊名称】《济宁医学院学报》【年(卷),期】2017(040)004【总页数】6页(P295-300)【关键词】SIRT7;去乙酰化活性;应激;代谢【作者】刘新【作者单位】济宁医学院,济宁 272067【正文语种】中文【中图分类】R730.2沉默信息调节因子(silent information regulator 2,Sir2)家族是一类从古细菌到人类高度保守NAD+依赖的组蛋白去乙酰化酶类,属于第三类去乙酰化酶(HDAC)。
Sir2最初在酵母中被发现,随着Sir2同源基因在其他物种相继发现,现已将各物种的Sir2蛋白质统称为Sir2相关酶类(sirtuins)[1]。
在哺乳动物中,Sir2存在7种同源基因,SIRT1-7。
哺乳动物的sirtuins家族成员分为4类:第I类包括SIRT1、SIRT2和SIRT3;第II类,SIRT4;第III类,SIRT5;第IV类,SIRT6和SIRT7。
SIRT1-7在细胞中的定位也具有差异:SIRT1和SIRT6位于细胞核,SIRT 2主要位在细胞质,SIRT 3,4和5在线粒体内,SIRT 7位于核仁中。
衰老研究的众多发现与健康衰老的治疗学《自然》杂志创刊于1869年,是世界上最权威的科学杂志之一。
古代几位皇帝的对“长生不老”的失败尝试,使得民间对抗衰老多有“异端邪说”的看法,然而科学界似乎已建立了严密的抗衰老研究体系。
为庆祝创刊150周年,《自然》杂志推出了一系列综述文章,本文回顾了抗衰老研究的百年历史,提出了7条相对“靠谱”的靠衰老策略。
几十年来,生物学家一直面临着如何理解衰老和寿命限制的挑战。
三十年前,通过鉴定延长多细胞模型生物寿命的基因变异,衰老生物学获得了前所未有的科学可信度。
在此,我们总结了标志着这一科学胜利的里程碑,探讨不同的衰老机制和过程,并指出老龄化研究正在进入一个具有独特医学特征、商业和社会影响的新时代。
我们认为,这个时代标志着一个拐点,不仅在老龄化研究中,而且对所有影响人类健康的生物研究中也是如此。
老龄化研究的关键的一步是1939年观察到限制小鼠和大鼠的热量摄入可延长寿命(图1)。
随后,在多种物种中也证实了这一发现,最近,在灵长类动物中,首次证实衰老过程的可塑性,过程可塑性的首次证明,也是遗传研究的先兆,这也是50年后遗传学研究的先兆。
显然,饮食限制不仅仅增加最大寿命,而且可以抑制与衰老引起的疾病的发展。
这些发现证实了一个概念:寿命的延长与延缓衰老,延长健康寿命有关,这意味着健康寿命的长度和没有疾病的总寿命的比例。
在20世纪中叶,这一领域开始辩论一个观点:衰老是与年龄相关的慢性病的病因。
而“病因”这一用词仍有争议,因为尽管衰老是年龄相关性疾病最重要的风险因素,但其因果关系仍不能证实。
一些明显的正常的衰老现象,以一种复杂的方式相互作用,导致疾病,这支持这一观点。
人们意识到,在实验室中,许多决定衰老速度的分子和生化机制正在研究,这些实验室只关注慢性疾病。
有趣的是,研究寿命遗传学和疾病模型的研究人员越来越多地与缺乏老龄研究专门知识的科学家合作。
为了将这一新领域与老年学(gerontology)区分开来,老年学被定义为老年和老年人的综合多学科研究,这门介于正常老龄化和慢性病之间的跨学科科学被称为“老年科学”(geroscience)。
SIRT1功能研究进展作者:衣雨娇来源:《科教导刊·电子版》2019年第08期摘要 SIRT1是一种NAD+(烟酰胺腺苷二核苷酸)依赖的脱乙酰化酶,与酵母菌沉默信息调节因子Sir2具高度同源性。
它主要通过对多种非组蛋白和组蛋白的去乙酰化作用,参与多种细胞生物学功能。
本文综述了SIRT1相关功能的最新研究进展。
关键词 SIRT1 脱乙酰化功能中图分类号:R339.3 文献标识码:A1 Sirtuins 家族的基本特性Sirtuins家族是一个NAD+依赖的家族,于哺乳动物细胞中广泛表达。
目前该家族共有7个成员,分别为:SIRT1、SIRT2、SIRT3、SIRT4、SIRT5、SIRT6、SIRT7。
SIRT2存在于细胞质,SIRT3、SIRT4和SIRT5位于线粒体,SIRT6、SIRT7位于细胞核。
由于它们在细胞中分布位置和结构上的差异,使其产生了不同的酶活性。
Sirtuins家族与衰老相关疾病有关,例如:神经退行性疾病、心血管疾病等。
在Sirtuins家族中,SIRT1是与酵母菌沉默信息调节因子Sir2同源性最高的成员,该基因位于10号染色体,共编码了747个氨基酸,其蛋白质相对分子量约为120 kDa,主要分布区域为细胞核。
NAD+/NADH结合区是SIRT1的活性中心,这样的关键结构决定了SIRT1在哺乳动物细胞中的重要作用。
它可以脱去组蛋白H1、H3和H4的乙酰基,与此同时,也可以作用于许多非组蛋白,例如:p53、PGC-1 等,还可以修饰PARP1和Ku 70等DNA修复蛋白质。
已有的研究表明,SIRT1可以通过调节Wnt/ -catenin通路来调节骨代谢。
2 SIRT1与炎症近年来的研究表明,SIRT1能够抑制炎症并且调节免疫细胞,因此成为一种重要的免疫调节剂。
许多炎症因子例如:TNF- ,IL-6和IL-10已经被报道参与了癌症的发生与发展。
SIRT1通过控制某些转录因子和抑癌基因,例如:NF- B,STAT3,PTEN,PDK1和AKT来控制炎症,在急性炎症和慢性炎症的发生发展中起着非常重要的作用。
听力学及言语疾病杂志2010年第18卷第2期97・专家笔谈・去乙酰化酶SIRTl抗衰老研究进展对防治老年性聋的启示翟所强【中图分类号】R764.43+6【文献标识码】A【文章编号】1006—7299(2010)02—0097—02沉默信息调节因子2(silentinformationregulator2,Sir2)相关酶1(SIRTl)是一种依赖于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotin—amideadeninedinucleotide,NAD)的去乙酰化酶。
h(histonedeacetylase,HDAC),到l:t前为止。
SIRTl是研究较为深入的一个成员。
去乙酰化酶SIRTl是Sir2的同源物.以许多非组蛋白和组蛋白为底物,它与多种细胞牛物学功能如基因转录沉默、细胞生长周期凋节、能量代谢包括糖异牛和脂质累积、胰岛素分泌、血管生成、神经保护、病毒感染以及细胞衰老有着密切关联.所以SIRTl可作为治疗不同疾病的靶点逐渐被人们所重视。
更重要的是能最限制可通过增加SIRTl的活性来延长啮鼠动物的寿命。
很可能是所有生物共同的寿命控制基因之一。
因此,SIRTl在抗衰老方面具有的莺要作用已引起人们高度关注。
下面就S1RTl其家族分类、与SIRTl相瓦作用的蛋白阂子、SIRTl和衰老的关系概述如下,相信对防治老年性聋会有较好的启示。
1Sirtuins家族的分类【2.3]哺乳动物Sirtuins家族的各个成员的染色体定位、细胞内定位、酶的活性和主要功能见表1。
当然。
随着科学技术进步和研究的不断深入,Sirtuins家族细胞定位及功能还在不断发现。
如有学者报道SIRTl在不同细胞中町能存在核浆的穿梭,以此参与细胞分化或者细胞凋亡。
表l哺乳动物Sirtuins家族成员在细胞内的分布厦主要功能2SIR7rl的基本特点和理化性质¨。
]人SIRTI编码基因位于染色体19q22.1。
包含9个外显子和8个内含子。
相关衰老蛋白在生物学中,与衰老相关的蛋白主要包括两类:一类是促进衰老过程的蛋白,另一类是抑制衰老过程的蛋白。
这些蛋白在细胞衰老、组织老化以及衰老相关疾病的发生和发展中起着重要作用。
一、促进衰老的蛋白:1. 端粒酶:端粒酶是一种RNA逆转录酶,它能够延长染色体末端的端粒,随着细胞分裂,端粒逐渐缩短,当缩短到一定程度时,细胞将不再分裂,进入衰老状态。
2. 端粒结合蛋白:如TRF1、TRF2等,这些蛋白与端粒DNA结合,参与端粒的稳定性和细胞衰老过程。
3. P16INK4a:P16INK4a是细胞周期抑制蛋白,它能够阻止细胞进入S期,从而限制细胞增殖,促进细胞衰老。
4. P21CIP1:P21CIP1也是细胞周期抑制蛋白,它能够与多种激酶结合,阻止细胞周期的进行,导致细胞衰老。
二、抑制衰老的蛋白:1. Sirtuins:Sirtuins是一类去乙酰化酶,能够调节多种细胞过程,包括DNA修复、基因转录、细胞应激反应等,通过维持细胞内NAD+的水平来延长细胞寿命。
2. 抗氧化酶:如超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)等,它们能够清除细胞内的自由基,减少氧化应激,延缓细胞衰老。
3. 细胞周期调控因子:如细胞周期激酶(CDKs)、细胞周期依赖性激酶抑制因子(CKIs)等,它们能够调节细胞周期的进程,控制细胞的增殖和衰老。
4. 抗衰老蛋白:如抗衰老蛋白1(ASPP1)等,它们能够与p53等肿瘤抑制蛋白相互作用,参与细胞衰老的调控。
这些蛋白在衰老过程中相互作用,共同维持着细胞的正常生理功能和寿命。
随着对衰老机制研究的深入,人们对这些蛋白的认识也在不断扩展,为延缓衰老和治疗衰老相关疾病提供了潜在靶点。
SIRT家族生物学功能研究SIRT家族是一类NAD^+-依赖性的乙酰化酶,它们在调节细胞代谢和存活中发挥重要作用。
SIRT家族成员包括SIRT1-7,它们在细胞核、线粒体和细胞质中广泛存在,并参与调控基因转录、DNA修复、细胞周期、凋亡等多种生物学过程。
本文将对SIRT家族的生物学功能进行研究论述。
SIRT家族成员的功能最早被揭示是与寿命延长和抗衰老有关。
具体来说,SIRT1、SIRT3和SIRT6被广泛研究,它们都能够通过介导细胞代谢和氧化应激适应来延缓细胞老化和促进寿命延长。
例如,SIRT1作为抗衰老分子,通过调节核转录因子和组蛋白修饰来增强DNA稳定性和防止自由基损伤。
SIRT3在线粒体中起关键作用,能够通过降低线粒体损伤和调节能量代谢来提高寿命。
SIRT6则在整合代谢途径和维持基因组稳定性等方面发挥作用,它的缺失往往导致早衰现象的发生。
此外,SIRT家族成员还参与调节细胞凋亡和DNA损伤修复等重要生物学过程。
SIRT1和SIRT2通过调节细胞周期和转录因子活性来控制细胞增殖和凋亡的平衡。
这些SIRT家族成员的异常表达或功能缺失可能导致细胞凋亡的异常、肿瘤的发生和进展。
另外,SIRT6和SIRT7在DNA损伤修复方面扮演着重要角色。
SIRT6通过辅助DNA双链断裂修复机制,维持基因组稳定性,而SIRT7则通过参与DNA损伤后修饰修复途径,调节基因表达和细胞存活。
总体而言,SIRT家族成员在细胞代谢和生存中发挥着重要作用。
它们通过调节基因转录、DNA修复、细胞周期和凋亡等多种生物学过程来维持细胞内平衡和稳态。
此外,SIRT家族成员还能够响应代谢和环境信号,调控细胞响应和适应能力。
因此,研究SIRT家族的功能对于理解细胞代谢、调节以及生命过程的机制具有重要意义。
为了研究SIRT家族的生物学功能,科学家们采用了多种研究方法。
其中包括基因敲除、过表达、酶活性测定、蛋白互作等方法。
通过这些研究方法,研究者们揭示了SIRT家族在调节细胞代谢、核转录、DNA修复以及凋亡等方面的重要作用。
Sirt1基因的研究进展Sirtuin 1(Sirt1)是一种存在于真核生物中的NAD+依赖性脱乙酰酶,它在许多生物过程中发挥重要作用,包括能量代谢、细胞凋亡和衰老等。
近年来,Sirt1基因的研究取得了很大进展,特别是在衰老、疾病发生发展方面。
本文将综述Sirt1基因的研究现状、研究方法、研究成果以及未来研究方向。
Sirt1基因位于染色体10q31,全长195 kb,包含19个外显子和18个内含子。
Sirt1在多种组织中表达,如大脑、心脏、肝脏和骨骼肌等。
其表达受到多种因子的调控,如营养物质、应激和激素等。
Sirt1具有多种生物学功能,如调节细胞周期、抗炎、抗氧化和抗凋亡等。
研究Sirt1基因的方法主要包括传统文献调研、实验设计和数据收集及处理等。
文献调研可以帮助研究者了解Sirt1基因的背景、研究现状及未来研究方向。
实验设计包括细胞实验、动物实验和人类临床试验等,旨在探讨Sirt1基因在各种生物过程中的作用及其机制。
数据收集和处理包括统计和分析实验结果,以阐明Sirt1基因与各种疾病之间的关系。
在神经科学方面,Sirt1基因通过调节神经元凋亡和突触可塑性参与认知和记忆功能。
在心血管疾病方面,Sirt1基因通过调节心肌细胞凋亡和自噬,抑制动脉粥样硬化的发展。
在糖尿病方面,Sirt1基因通过调节胰岛素分泌和敏感性,改善血糖控制。
在炎症反应方面,Sirt1基因通过抑制NF-kB和MAPK信号通路,减轻炎症反应。
Sirt1基因在衰老和疾病发生发展过程中发挥重要作用。
然而,关于Sirt1基因的研究仍存在许多不足之处。
未来研究方向应包括深入研究Sirt1基因的上游调控机制、探究Sirt1基因在不同组织中的功能差异以及开展针对Sirt1基因的药物研发和临床试验等。
加强跨学科合作,整合多学科资源,将有助于推动Sirt1基因的研究进展。
白桦脂酸通过SIRT1-FoxO1信号通路抑制自噬改善脑缺血再灌注损伤机制的研究脑缺血再灌注损伤(CIRI)是一种常见的神经性疾病,其机制十分复杂,涉及多个因素和信号通路。
Advances in Clinical Medicine 临床医学进展, 2020, 10(6), 1127-1133Published Online June 2020 in Hans. /journal/acmhttps:///10.12677/acm.2020.106171Research Progress on the Relationshipbetween Sirtuins and Renal AgingShuyu Zhao1,2, Chen Zhao2*1Shanghai Institute of Acupuncture and Meridian, Shanghai2Shanghai University of Traditional Chinese Medicine, ShanghaiReceived: May 25th, 2020; accepted: Jun. 21st, 2020; published: Jun. 28th, 2020AbstractAs a type of protein associated with longevity, Sirtuins is widely involved in the glucolipid meta-bolism, inflammatory signals, oxidative stress in the organism. Some previous studies have re-vealed the anti-aging effect of Sirtuins, and the latest studies find that Sirtuins plays a critical role in the occurrence and progression of kidney senility and fibrosis. In addition, kidney is the typical target organ for aging-related tissue damages. Therefore, this paper will focus on the role and mechanism of Sirtuins in the regulation of kidney aging, and explore the feasibility and methods of Sirtuins activation as a new target for delaying aging.KeywordsSirtuins, Aging, Kidney去乙酰化酶Sirtuins与肾脏衰老关系的研究进展赵舒羽1,2,赵琛2*1上海市针灸经络研究所,上海2上海中医药大学,上海收稿日期:2020年5月25日;录用日期:2020年6月21日;发布日期:2020年6月28日摘要Sirtuins蛋白被认为是一种与长寿相关的蛋白,其广泛参与机体糖脂代谢、炎症信号、氧化应激等。
以往研究已经揭示了Sirtuins的抗衰老作用,且最新研究发现,Sirtuins在肾脏衰老、肾纤维化的发生发展*通讯作者。
赵舒羽,赵琛中也起到重要作用。
同时,肾脏是衰老过程中,相关组织损伤的典型靶器官。
因此,本文将重点阐述Sirtuins对肾脏衰老的调节作用及机制,并探讨Sirtuins活化作为延缓衰老的新靶点的可行性及方法。
关键词Sirtuins,衰老,肾脏Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言衰老过程中机体器官的结构和功能都会发生相应的改变,而肾脏是衰老相关组织损伤的典型靶器官。
随着年龄的增长,肾脏的宏观和微观结构均会发生变化。
在宏观结构水平上,肾皮质体积减小,肾脏总体积也会在50岁之后开始逐渐收缩;相反,肾囊肿和肿瘤的数量和大小增加,肾脏表面粗糙度变大[1][2]。
在微观结构水平上,肾脏的衰老主要表现在肾间质纤维化、肾小球硬化、基底膜增厚、肾小管萎缩和动脉硬化等方面[3]。
相关研究表明,Sirtuins是与衰老相关的关键性调节因子。
随着年龄的增长,Sirtuins在体内的表达会减少。
因此,Sirtuins的活化对预防衰老相关肾脏炎症、肾纤维化和肾脏细胞凋亡以及诱导自噬中起着重要作用[4][5]。
2. Sirtuins蛋白的结构及功能Sirtuin蛋白家族是沉默信息调节因子2 (silence information regulator 2, Sir2)在哺乳动物中的同源蛋白,最早在酵母菌中被发现。
其作为染色质上的一种调节因子,能够导致基因表达沉默。
例如,Sir2能够导致细胞代谢模式的变化,包括某些基因的表观遗传沉默,基因组稳定性的改善和寿命的延长[6]。
在哺乳动物中,Sirtuins家族包括7种蛋白(SIRT1-7),他们在特异性、催化活性和细胞定位方面的作用各不相同。
SIRT1、SIRT6和SIRT7主要表达于细胞核中,SIRT3、4和5集中于线粒体中,而SIRT2主要存在于细胞质中[7]。
其中,SIRT1、SIRT3和SIRT6被认为是与衰老关系最为密切的三个成员。
SIRT1是公认的“长寿基因”,能够作用于靶标使其脱乙酰化,进而修复DNA损伤,提高细胞存活率。
SIRT1介导的作用靶点有FoxO3、NF-κb、p53、ku70、eNOS、PGC-1α等[8]-[13],这些脱乙酰化后的靶标对线粒体功能、细胞凋亡和炎症反应具有深远的影响。
此外,SIRT1也是影响肾脏衰老的重要基因。
SIRT1基因的过表达使肾间质细胞能够耐受氧化性髓质环境,并在肾脏中起到减少细胞凋亡和抗纤维化的作用[14]。
SIRT3是调节线粒体功能、ATP产生和脂肪酸β-氧化的关键因子,具有抗氧化活性。
SIRT3能够作用于线粒体,使其在应激条件维持体内平衡[14]。
而肾脏是体内ATP消耗最多的器官之一,因此线粒体的改变可以作为肾脏疾病发生和发展的标志[15]。
SIRT3还能够控制脂肪酸代谢,减少甘油三酯的积累并改善代谢综合征。
研究表明,SIRT3敲除小鼠表现出脂质代谢异常[16],同时小鼠出现了心脏,肝脏和肾脏等器官不同程度的纤维化[17]。
除此之外,SIRT3敲除的糖尿病小鼠体内活性氧(reactive oxygen species, ROS)水平增加,并能够引起胰岛素抵抗,表明SIRT3影响ROS的产生[18]。
综上所述,SIRT3可以作为调节肾纤维化、氧化应激、脂质代谢和针对果糖诱导的肾损伤的炎症的一个重要靶标。
赵舒羽,赵琛SIRT6是组蛋白H3K9和H3K56的脱乙酰基酶,能够抑制参与衰老和炎症的几种转录因子的转录活性,促进DNA修复,防止基因组不稳定,并维持葡萄糖稳态。
SIRT6的这些功能使其成为重要的抗衰老分子之一。
最近研究发现,SIRT6的缺失会导致小鼠肾脏的慢性炎症和纤维化以及足细胞损伤和蛋白尿的出现[19][20]。
Sirtuins作为转录调控因子,参与能量代谢、DNA修复、细胞存活和炎症反应等多种调控活动。
Sirtuins 是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide, NAD+)依赖性赖氨酸脱乙酰酶[21],在催化脱乙酰化过程中,使NAD+分子中烟酰胺和核糖之间的化学键断裂。
并与乙酰基从底物(即乙酰化赖氨酸残基)转移到剩余ADP-核糖分子内的核糖偶联。
该反应的最终产物是脱乙酰化的赖氨酸残基,O-乙酰基-ADP-核糖和烟酰胺[22]。
因此,Sirtuins活性可由Sirtuins分子的数量、NAD+的可用性(作为共基质)和抑制Sirtuin活性的烟酰胺的局部浓度(作为产物)共同决定。
此外,Sirtuin活性可能还受到其他细胞内蛋白的影响[23][24]。
3. Sirtuins蛋白对肾脏衰老的调节作用1) Sirtuins与肾间质纤维化肾间质纤维化的主要特征是成纤维细胞的过度积累与细胞外基质(extracellular matrix, ECM)沉积,是肾脏衰老的典型组织学特征[25],也是慢性肾脏疾病(chronic kidney disease, CKD)进展的主要标志之一。
研究表明,与青年小鼠相比,老年小鼠的肾纤维化程度显著增加[26]。
在间质纤维化的进展过程中,肾小管随着纤维化的进程可肥大或萎缩,从而导致肾小管上皮细胞的凋亡,而肾小管细胞的凋亡会导致肾损伤的进展进而加速肾脏衰老[27]。
据报道,在单侧输尿管梗阻诱导的肾小管间质纤维化小鼠肾脏中,SIRT1的表达及活性均显著下降(P < 0.01),相比之下,通过SIRT1活化剂的干预能够增加SIRT1表达及活性,改善肾间质纤维化程度,有效减少单侧输尿管梗阻引起的肾小管上皮细胞凋亡[28]。
SIRT1活化剂对肾小管间质纤维化的保护作用可能是通过抑制肾脏氧化应激和TGF-β1/CTGF信号通路实现的。
其中,转化生长因子-β1 (transforming gowth factor-betal, TGF-β1)是肾间质纤维化的关键因子,目前对TGF-β1诱导肾纤维化机制的研究主要集中在其对成纤维细胞的增殖、迁移、活化和对纤维化因子转录作用方面。
TGF-β/Smad 是纤维化过程中另外一条重要通路,基质蛋白的表达可由Smad3通过其与胶原基因的特定启动子区域的结合直接驱动[29]。
因此,TGF-β1还可以通过激活Smads相关信号通路诱导肾纤维化,从而导致成纤维细胞的活化和ECM的过度生成及抑制降解。
免疫共沉淀显示,在小鼠单侧输尿管结扎模型中,SIRT1和Smad3相互作用,SIRT1活性显著下降时Smad3乙酰化增加,SIRT1受体激动能够显著抑制Smad3乙酰化,减轻肾间质纤维化程度[30]。
除SIRT1外,SIRT3能够通过去乙酰化激活GSK3β,从而阻断TGF-β1信号传导和组织纤维化。
老年SIRT3缺陷小鼠肾脏与青年组小鼠相比出现更严重的组织纤维化[18]。
另一方面,Sirtuins可以通过调控线粒体功能调节肾间质纤维化。
线粒体动力学改变及ROS的过量产生是肾小管细胞氧化损伤和凋亡的关键[31],而氧化损伤的增加是衰老的标志之一。
SIRT3是调节线粒体的关键因子,研究表明,在hg诱导的hk-2细胞中,SIRT3蛋白的表达下调。