剑走偏锋----去酰化修饰酶SIRT6调控细胞的外泌体分泌

2018-11-07 18:33:38, 景杰生物杭州景杰生物科技股份有限公司

景杰编者按：作为去酰化酶sirtuins家族成员之一， SIRT6在基因组稳定性、DNA修复、代谢和寿命调控等方面发挥了关键的生物学功能。目前SIRT6已知存在去乙酰化、去脂肪酰化、ADP-核糖基化活性，但对于上述酶活性各自对应的功能却知之甚少。最近康奈尔大学林合宁教授的一项成果给我们指出了一些线索：他们找到了一个SIRT6突变体G60A，该突变体只保持其去脂肪酰化活性。利用该突变体，他们发现SIRT6的去脂肪酰化活性影响外泌体介导的蛋白分泌。该研究将蛋白质酰化修饰和exosome联系在一起，无论是从蛋白质翻译后修饰，还是从细胞间信号交流上都给我们打开新的研究思路。这项研究发表在著名的学术期刊Nature Chemical Biology上。景杰生物作为全球蛋白质及翻译后修饰的领跑者，可以为您提供一整套常规蛋白质组学及修饰组学研究的解决方案，同时还能为您提供高灵敏度的修饰类泛抗体，助力您的研究工作。

关键词：去乙酰化、去脂肪酰化修饰、外泌体、SIRT6

研究思路和成果：

通过对SIRT6进行点突变，在体外筛选只保留某一酰化活性的突变体，最后发现一个突变体G60A保留一定的去脂肪酰化活性，但是却没有去乙酰化活性（图 1）。随后的酶动力学参数证实了G60A对不同酰化底物催化效率低差异，以组蛋白为底物也证实了这一点。

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图1. 体外分析SIRT6点突变的去脂肪酰化（a）、去乙酰化活性（b）

因为G60位于SIRT6的NAD+结合部位，因此G60A突变丧生去乙酰化酶活性可能和影响NAD⁺辅基结合有关。SIRT6活性中心附近有两个色氨酸（W71，W188）。因此比较加入底物前后，色氨酸荧光光谱推测活性中心构象的变化。结果也表明G60的突变的确导致活性中心构象的变化（图 2）。

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图2. 利用色氨酸荧光分析G60突变前后，活性中心构象的变化

已知SIRT6可以使得TNF- α 去脂肪酰化，进而促其分泌。这里坐着分别向SIRT6 KO的MEFs细胞系中转入SIRT6各种点突变体，发现G60A可以促进TNF- α的分泌，暗示其去脂肪酰化在调控TNF- α中的作用。

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图3. 检测SIRT6突变对细胞分泌TNF- α的影响

因为SIRT6影响TNF- α的分泌，因此是否该蛋白会影响其它蛋白的分泌？作者比较SIRT6基因敲除前后细胞分泌的蛋白。结果表明的确存在明显的差异（图 4）。利用SILAC定量蛋白质组学分析SIRT6敲除和遗传互补细胞系中，蛋白分泌的差异（图 4 b）。最后发现SIRT6影响75个蛋白的分泌（占总分泌蛋白的33%），其中Group1主要是去脂肪酰化导致分泌减少的50种蛋白，其中41个属于核糖体蛋白，虽然一般认为核糖体蛋白不大应该被细胞所分泌。接下来收集SIRT6 KO细胞系（MEFs）分泌的exosome，用其处理NIH 3T3细胞系，结果发现能显著促进细胞的生长。因此暗示SIRT6缺失的细胞系，通过影响外泌体中的核糖体蛋白来促进细胞的生长。

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图4. SIRT6突变前后，细胞分泌蛋白的差异。（b），利用SILAC定量蛋白质组学分析细胞分泌蛋白的差异

总结：本研究通过点突变的方法，寻找道SIRT6的突变体——G60A，其在细胞内只表现出来一种SIRT6酶活性（脂肪酸脱酰基化），而不会表现出去乙酰化酶活性。 SIRT6去脂肪酰基化活性，会调节50种蛋白质的分泌，其中包括41种核糖体蛋白，进而影响周围细胞的增殖。上述研究表明SIRT6抑制核糖体蛋白和其他蛋白质的外泌体分泌，这又可能会启发研究人员开发肿瘤治疗方式。

参考文献：

Xiaoyu Zhang, et al. (2016) Identifying the functional contribution of the defatty-acylase activity of SIRT6. Nature Chemical Biology 12,614-620

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