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Nature Communications刊发海洋国家实验室重要研究成果
来源:海洋药物与生物制品功能实验室    2017-11-20 10:07:21

2017年11月14日,海洋国家实验室海洋药物与生物制品功能实验室在Nature Communications发表了题为“O-GlcNAcylation of SIRT1 enhances its deacetylase activity and promotes cytoprotection under stress”(《在应激条件下O-GlcNAc修饰促进SIRT1的脱乙酰化酶活性和细胞保护作用》)的最新研究成果,发现了长寿基因SIRT1活性调控的新机制。

衰老是生命进程中一个不可逆的过程,延年益寿则是人类的一个普遍期望,也是衰老研究的终极目标。SIRT1是一种高度保守的NAD+依赖性的脱乙酰化酶,通过对底物蛋白的脱乙酰化抵抗各种压力应激和修复基因突变,发挥细胞保护作用;SIRT1参与了许多重要的生理和病理过程, 如代谢调节、基因组稳定性、代谢应激、衰老等;在多种模式生物中,SIRT1均被证实能延长寿命,并能够通过抑制各种老年性疾病的发生发展发挥延长“健康寿命”的作用。因此,SIRT1是目前最受关注的长寿基因,SIRT1激活剂已成为医药领域研究与开发的前沿和热点。然而,机体对抗衰老时SIRT1激活的分子机制并不十分清楚。

O-GlcNAc糖基化修饰是一种细胞内普遍存在、动态可逆的蛋白质翻译后修饰现象。O-GlcNAc可以通过影响蛋白稳定性、细胞定位和酶活性等调节蛋白质功能并在生理和病理过中发挥重要作用。该研究成果首次发现了SIRT1蛋白具有O-GlcNAc修饰,且修饰位点是549位的丝氨酸。SIRT1的O-GlcNAc修饰增加其与底物蛋白的亲和力并提高SIRT1的脱乙酰化酶活性。进一步研究表明,在应激(氧化应激、代谢应激和基因毒等)条件下,细胞内SIRT1的O-GlcNAc修饰显著增加,并促进其对p53、FOXO3等靶蛋白的脱乙酰化从而发挥细胞保护作用。众所周知,卡路里限制能降低衰老相关疾病的发生和延年益寿。本研究成果表明,卡路里限制能可能通过O-GlcNAc修饰激活SIRT1而起到细胞保护作用,从而揭示了节食延年益寿的一个新的分子机制。综上所述,该研究发现了SIRT1活性调控的新机制,首次证明了O-GlcNAc修饰是SIRT1抵抗应激的分子开关,表明O-GlcNAc修饰可能成为抗衰老和老年性疾病的新靶点,为抗老年性疾病药物和长寿药物的研究开辟了新途径,具有重要的理论意义和明确的应用前景。


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O-GlcNAc糖基化修饰是应激条件下SIRT1蛋白的分子开关。在应激条件下,

SIRT1的O-GlcNAc修饰显著增加,并促进其对p53和FOXO3等靶蛋白的脱乙酰化从而发挥细胞保护作用。


该研究成果由中国海洋大学、海洋国家实验室海洋药物与生物制品功能实验室于文功课题组独立完成,韩翠芳博士、单慧博士和顾玉超副教授是该论文的共同第一作者,顾玉超副教授和于文功教授是共同通讯作者。该研究由NSFC-山东省海洋科学研究中心联合基金项目(No.U1606403)、海洋=国家实验室鳌山科技创新计划项目(No.2015ASKJ02)、国家自然科学基金面上项目(No. 81272264)等资助。

于文功教授和顾玉超副教授长期从事糖生物学研究,发现了蛋白质的O-GlcNAc糖基化修饰促进肿瘤发生和转移并阐明了其分子机制(Cancer Res. 2010 Aug 1;70(15):6344-51;Biochim Biophys Acta. 2011 Apr;1812(4):514-9)。经过多年的积累,该团队已经建立了系统的O-GlcNAc糖基化修饰研究技术体系,目前正在进行O-GlcNAc修饰对肿瘤和糖尿病等重大疾病发生过程中关键蛋白的调控作用和机制研究,以期阐明相关疾病发生的机制并发现新的治疗靶点。


论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-017-01654-6


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