人體內的蛋白千千萬,能夠被冠以「長壽」之名且當之無愧的只有Sirtuins家族!
它們有兩個別致的稱呼,壹個名字說明了它的作用機制——沈默信息調節蛋白,另壹個名字說明了它的功能——長壽蛋白。
許多我們耳熟能詳的“神藥”,都需要依靠這個家族來發揮神力。
▌ 噓,憋說話!
Sirtuins是人體中將“沈默是金”貫徹執行到底的蛋白家族,從SIRT1到SIRT7,作用在不同的層面,但是對細胞的口徑都是相當壹致的:“噓,憋說話!”
△ Amar Klar | The Scientist Magazine©
Sirtuins家族的發現還得從酵母開始說起。
1976年,遺傳學家Amar Klar博士在酵母中發現了可以使基因沈默的蛋白,即SIR2(silent information regulator 2),它被認為具有激活端粒酶和核糖體DNA、延長酵母壽命的作用。
△ Roy A. Frye | UPMC©
1999年,匹茲堡大學Roy A. Frye教授鑒定了5種人體中的SIR2同系物SIRT1-5,取名為Sirtuins,隔年又從人脾cDNA文庫中克隆出兩個新成員:SIRT6和SIRT7。[1]
Sirtuins蛋白的“沈默術”是通過“去乙酰化”實現的。人體最基本的結構與功能單位是細胞,而細胞主要通過蛋白質來執行復雜的任務,延續人體機能。好比打仗需要不同的兵器,蛋白質執行不同的任務需要進行不同的“變身”。
壹旦蛋白質“被嫁接”上壹種叫“乙酰基”的基團,就“被修飾”成了乙酰化蛋白質。Sirtuins家族通過去除蛋白質上的乙酰基團,“關閉”壹些促進衰老的基因,讓它們不再“表達”。
如此壹來,細胞就能以更健康的狀態存活更久,也能更高效地處理人體中的其他事物。
▌ 從1到7,各有所長
人體中的Sirtuins家族有7位成員,它們具有NAD+依賴的去乙酰化酶活性,但由於分布等方面的差異導致底物及功能也各有不同。
△ 圖表數據來源[2]
▌ “長壽”BUFF也需激活
如果將Sirtuins家族比作修復人體的機器,那麽這個機器需要燃油才能正常工作。在這個機制裏,燃油就是NAD+。
Sirtuins發揮所有的這些酶催化效應,均需要NAD+作為底物。NAD+可以被Sirtuins轉化為煙酰胺,高水平的煙酰胺會非競爭性抑制Sirtuins的活性,從而形成負反饋調節。[3]
隨著人體的衰老,NAD+的水平會隨著年齡的增長而降低,Sirtuins的活性也會相應降低。它們無法高效發揮以前的“沈默術”,越來越多的乙酰化蛋白被生產出來,平衡被打破,它們的存在逐漸成為了細胞的負擔,衰老與疾病也就逐漸發生了。
Sirtuins能夠積極響應細胞內NAD+水平,從而將“NAD+增多”這壹信號轉化、輸出為若幹種涉及細胞損傷修復、代謝調節的生物活動。這壹特性也就賦予NAD+補充劑(NMN 等NAD+前體)巨大的保健、治療潛力。
Sirtuins家族功能多樣,影響到細胞衰老、細胞周期、代謝及DNA損傷修復等多個方面,並在癌癥等疾病中發揮重要的作用。[4]在不久的將來,Sirtuins的激活能夠為更多疾病帶來希望!
[1]Frye R A.Characterization of five human cDNAs with homology to the yeast SIR2 gene: Sir2-like proteins (sirtuins) metabolize NAD and may have protein ADP-ribosyltransferase activity.[J].Biochem Biophys Res Commun, 1999, 260(1):273-279.
[2]Grabowska W, E. Sikora, and A. Bielak-Zmijewska, Sirtuins, a promising target in slowing down the ageing process. Biogerontology, 2017. 18(4):447-476.
[3]Imai S ,Guarente L.NAD+ and Sirtuins in aging and disease. [J].Trends Cell Biol,2014,24(8): 464-471.
[4]Min S,Jeong, Marcia C,et al. Sirtuins in Cancer: a Balancing Act between Genome Stability and Metabolism.[J]. Molecules and cells,2015,38(9): 750–758.