西方蜜蜂Sirtuin蛋白家族基因鉴定及表达分析

Sirtuin蛋白是一类进化保守的NAD+依赖性脱酰基酶家族,可调控生物的新陈代谢、基因组稳定性和寿命。为探究西方蜜蜂Sirtuin蛋白家族基因种类、分布和分子特征,以及不同级型、不同发育时期的表达模式,基于西方蜜蜂全基因组数据,采用生物信息学方法对西方蜜蜂Sirtuin蛋白家族成员进行鉴定,预测家族基因的结构和染色体位置,分析家族基因的结构域和系统发育关系;采用qRT-PCR分析Sirtuin蛋白家族基因在西方蜜蜂雌性蜂不同发育时期的表达情况。结果表明,在西方蜜蜂全基因组中鉴定出10个Sirtuin蛋白基因,属于6个家族成员(AmSirt1、AmSirt2、AmSirt4~AmSirt7),AmSirt1和AmSirt2家族成员各包含3个基因。6个家族成员基因分别定位于不同的染色体上,其中AmSirt1和AmSirt2呈现典型的串联重复分布,AmSirt1、AmSirt6和AmSirt7主要定位于胞质/细胞核,AmSirt2和AmSirt5主要定位于胞质,AmSirt4定位于线粒体。西方蜜蜂Sirtuin蛋白家族基因的编码氨基酸数为265~899个,分子质量为29.45~102.91 ku,等电点为4.58~9.09,外显子数为4~9个,内含子长56~2719 bp,Sirtuin蛋白家族基因包含12个保守结构域,并发现3个西方蜜蜂所特有的保守氨基酸位点。Sirtuin蛋白家族基因鉴定和系统发育关系表明,西方蜜蜂缺少Sirt3基因,10个Sirtuin蛋白基因聚合为4类6个分支,与东方蜜蜂、大蜜蜂的同源性较高。6个家族基因在蜂王和工蜂不同发育时期均有表达,蜂王整体基因表达量高于工蜂,各家族基因表达量均在2日龄蛹达到峰值。综上表明,西方蜜蜂有6个Sirtuin蛋白家族成员,系统进化中分为4类,缺少Sirt3家族成员。推测在西方蜜蜂雌性蜂不同发育时期,Sirtuin蛋白基因表达受禁食行为、热量限制和器官分化的影响。

Sirtuins蛋白家族在黑素瘤中的研究进展

黑素瘤是一种高度恶性的皮肤癌,发病机制复杂,治疗困难,是最致命的皮肤癌之一。由于目前黑素瘤治疗的总体无进展生存期和客观缓解率仍不令人满意,因此研究者们一直致力于寻找更多的关键致病基因,进而开发靶向治疗药物,改善患者预后。随着Sirtuins蛋白家族的作用逐渐被揭示,其也成为近年来黑素瘤研究领域的热点。本文就Sirtuins蛋白家族对黑素瘤的影响及作用机制展开综述,旨在有助于了解Sirtuins蛋白家族与黑素瘤的作用关系,从而显示更多有效的作用靶点及治疗药物。

Sirtuin家族对心肌缺血/再灌注损伤的保护作用研究

Sirtuin蛋白家族是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸依赖性的去乙酰化蛋白酶类,通过对下游靶基因的调控,抵抗氧化应激,维持线粒体功能,参与调节细胞自噬及凋亡,与心肌缺血/再灌注损伤(MIRI)的发生发展密切相关。本文主要综述Sirtuin蛋白家族的心肌细胞保护机制及其在防治MIRI中的调控作用,为其在相关病理及生理机制的研究提供有益参考。

线粒体Sirtuins在疾病中的作用及天然激活剂的研究进展

哺乳动物中Sirtuin蛋白家族已知的亚型有7种,即Sirt1-7。Sirtuin蛋白主要通过调节细胞内的乙酰化修饰水平发挥调控作用,同时Sirtuin蛋白有不同的亚细胞定位,定位于线粒体的是Sirt3、Sirt4和Sirt5。Sirtuin蛋白参与了线粒体的许多关键生理过程,如调节新陈代谢和应激反应,参与卡路里限制的益寿作用等,因此也在代谢性疾病、神经退行性疾病、肿瘤等多种疾病中发挥作用。本文对线粒体定位的Sirtuin蛋白的功能和它们在疾病中的作用进行了回顾并总结了天然产物中存在的Sirtuin蛋白激活剂,为相关疾病的药物开发提供理论支持。

自噬及焦亡在糖尿病性心肌病中作用的研究进展

糖尿病性心肌病是糖尿病病人常见的慢性并发症之一,是导致糖尿病病人死亡的主要原因之一。糖尿病性心肌病导致心肌氧化应激增加、心肌纤维化和肥大、心脏舒张功能障碍,并最终导致收缩性心力衰竭。研究发现,自噬损伤和焦亡激活可能在糖尿病性心肌病发生发展中起一定作用。Sirtuin蛋白质家族(SIRTs)对自噬具有调控作用。SIRTs通过恢复自噬减轻糖尿病对心肌的损伤。核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(NLRP3)炎性小体可以启动细胞焦亡。抑制NLRP3炎性小体可能会减缓糖尿病心肌细胞焦亡。综述自噬和焦亡在糖尿病性心肌病发生发展中的作用。恢复自噬和抑制NLRP3炎性小体有望为糖尿病性心肌病的防治提供新方向。

羟基酪醇对LPS引起的小鼠急性肺损伤的保护作用

探索了羟基酪醇通过调控自噬在小鼠ALI模型中发挥其抗炎作用的潜在分子机制。通过Western印迹和染色方法检测LPS诱导的ALI小鼠细胞因子活性、炎症因子水平、sirtuin(SIRT1/3/6)表达、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)激活和自噬标志物表达,用Sybyl/Surflex模块研究了HT与SIRT和MAPK之间的分子对接。结果显示,LPS刺激的SIRT抑制、MAPK磷酸化和自噬抑制均被HT给药显著消除。伴随着BAL液中肺W/D比值、蛋白质浓度和炎症细胞水平的降低,HT治疗显著减弱肺水肿和炎症细胞浸润到肺组织中。包括TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10和MCP-1等炎症介质的LPS驱动释放,被HT强烈调控。

家蝇Mdsirt1基因在细菌、高温和重金属胁迫下的表达分析

【目的】探究家蝇Musca domestica sirt1基因(Mdsirt1)在各种胁迫条件下的表达模式。【方法】以家蝇2龄幼虫cDNA为模板,PCR扩增Mdsirt1基因序列并进行生物信息学分析;实时定量PCR(qRT-PCR)检测Mdsirt1在家蝇不同发育阶段(卵、1龄幼虫、2龄幼虫、3龄幼虫、蛹和成虫)的表达变化,2龄幼虫不同组织(表皮、肠道、脂肪体和血细胞)中的表达分布,以及胁迫条件(细菌刺激、热激及CdCl_2刺激)下的转录水平变化;通过RNAi干扰Mdsirt1基因表达,观察敲低Mdsirt1表达后家蝇幼虫抗病能力变化,并检测机体氧化应激水平。【结果】家蝇Mdsirt1基因编码蛋白含有SIR2结构域,与厩螫蝇Stomoxys calcitrans SIR2氨基酸序列一致性为66%。qRT-PCR结果显示,Mdsirt1基因主要在家蝇蛹期表达,在家蝇2龄幼虫脂肪体中表达量较高。家蝇幼虫Mdsirt1分别在大肠杆菌Escherichia coli刺激3 h,金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus刺激6 h,42℃热激30min以及30 mmol/L CdCl_2刺激48 h时表达量达到最高峰。敲低Mdsirt1表达的家蝇幼虫受到细菌感染(大肠杆菌和金黄色葡萄球菌1∶1混合感染)后存活率较对照组显著降低1.47倍,且敲低Mdsirt1后机体处于氧化应激状态,活性氧自由基水平和丙二醛含量较对照组分别升高1.58和1.59倍。【结论】Mdsirt1参与家蝇幼虫的抗菌免疫应答和抗逆反应。

Sirtuin 3蛋白在乳腺癌侵袭和迁移中的作用

目的分析乳腺癌患者肿瘤组织中Sirtuin 3(SIRT3)蛋白的表达情况及其临床病理特征,研究SIRT3在乳腺癌上皮间质转化(Epithelial-mesenchymal transformation,EMT)中的作用及机制。方法收集我院确诊为乳腺癌的180例女性患者的临床资料,通过免疫组化法检测180例乳腺癌组织及60例乳腺增生组织中SIRT3蛋白的表达。以蛋白质印迹(Western blot)法筛选出SIRT3低表达乳腺癌细胞系,并选择MCF-7乳腺癌细胞做后期细胞实验细胞系。转染空质粒作为对照组,转染SIRT3过表达质粒为实验组,观察乳腺癌细胞增殖、侵袭、转移及上皮间质转化情况。结果SIRT3蛋白在乳腺癌组织及乳腺增生组织中阳性率分别为37.8%(68例/180例)和56.7%(34例/60例),差异有统计学意义(P<0.05)。通过单因素Cox及多因素Cox分析发现,肿瘤>2 cm、腋窝淋巴结转移、组织学分级Ⅲ级和SIRT3低表达是影响患者总生存(OS)的独立危险因素。SIRT3蛋白高、低表达患者的生存时间分别为(44.89±1.81)和(37.01±1.75)个月,差异有统计学意义(P<0.05)。对照组及实验组24 h细胞增殖活力分别为0.50±0.04,0.42±0.03,48 h细胞增殖活力分别为0.86±0.09,0.55±0.06,72 h细胞增殖活力分别为1.24±0.10,0.72±0.07,迁移细胞数分别为(177.33±12.01)和(115.67±14.36)个,侵袭细胞数分别为(118.0±11.0)和(67.3±13.5)个,E-cadherin表达量分别为1.00±0.07,1.76±0.75,Vimentin表达量分别为1.00±0.08,0.54±0.06,差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论SIRT3高表达有利于乳腺癌患者的长期预后,通过抑制EMT可降低乳腺癌的侵袭与转移。

基于AMPK/SIRT1/PGC-1α通路探讨泽泻汤改善高脂饮食诱导小鼠认知障碍的作用机制

目的:探讨泽泻汤对高脂饮食小鼠认知功能及AMPK/SIRT1/PGC-1α信号通路的调控作用。方法:普通饮食C57BL/6J小鼠作为对照组,高脂模型小鼠随机分为模型组、泽泻汤组和辛伐他汀组,每组8只。对照组及模型组给予蒸馏水灌胃,给药组分别给予泽泻汤和辛伐他汀灌胃。干预后,通过葡萄糖耐量试验、胰岛素耐受试验以及血脂4项(TG、TC、LDL-c、HDL-c)评估各组小鼠血糖及血脂的变化情况;Morris水迷宫及新物体识别实验评估各组小鼠学习记忆能力;Nissl染色观察海马神经元情况;免疫荧光及RT-qPCR分别检测IBA1蛋白及促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α、iNOS、COX2 mRNA相对表达水平;硫磺素S观察脑内淀粉样蛋白沉淀情况;Western Blot检测海马组织细胞凋亡、Aβ转运以及AMPK/SIRT1/PGC-1α通路相关蛋白表达水平。结果:与模型组比较,泽泻汤能改善高脂模型小鼠的葡萄糖耐受性和胰岛素敏感性(P<0.01,P<0.05),泽泻汤组小鼠体质量和血清中TG及LDL-c水平显著降低(P<0.01,P<0.05),血清中HDL-c水平显著升高(P<0.01),泽泻汤可以改善高脂饮食小鼠在Morris水迷宫的逃避潜伏期(P<0.05),减轻海马神经元凋亡;下调Aβ转运蛋白RAGE的表达(P<0.01),减少淀粉样蛋白的沉积;降低IBA1蛋白的表达,显著降低促炎因子COX2、iNOS、TNF-α、IL-1βmRNA相对表达水平(P<0.05,P<0.01);上调AMPK/SIRT1/PGC-1α通路相关蛋白表达(P<0.01)。结论:泽泻汤可能通过调控AMPK/SIRT1/PGC-1α通路,促进Aβ转运,缓解神经炎症,进而减轻高脂饮食小鼠诱导的海马神经元凋亡,改善其学习记忆能力。

SIRT家族成员对肿瘤恶性演进的调控作用

蛋白质乙酰化是一种翻译后修饰,在细胞凋亡、线粒体生成、脂质代谢、细胞应激等生理学功能中发挥重要作用。组蛋白及非组蛋白乙酰化状态失衡与肿瘤的恶性演进密切相关,是肿瘤治疗的新靶点。其中,哺乳动物sirtuins家族蛋白是NAD^+依赖的Ⅲ类去乙酰化酶,调控衰老、肿瘤、糖尿病、肥胖和神经退行性疾病的发生发展。本文重点阐述了sirtuins在肿瘤演进中的作用:维持基因组稳定性、调控能量代谢、调节肿瘤干细胞功能,概述了sirtuins家族蛋白的调控因子与相关通路,及其激动剂与抑制剂的研究进展,并总结了SIRT2在耐药、增殖、转移等肿瘤恶性演进过程中所扮演的角色,对于肿瘤的治疗具有重要意义。