Sirt1与生物钟的相互调控

生物钟调控机制广泛存在于各种类型的细胞中,控制着细胞代谢的节律性变化.最近的研究发现,NAD+依赖的组蛋白去乙酰化酶Sirt1参与了生物钟调控过程,对维持正常的生物钟节律具有重要作用;另一方面,Sirt1的表达也受到生物钟系统的调控,呈现出昼夜节律性的表达.因此Sirt1能与生物钟进行相互调控,并且这一作用机制很可能广泛参与了不同类型细胞内的信号转导和能量代谢过程.本文总结了Sirt1与生物钟之间相互调控的一些研究进展,对它们之间的分子调控机制进行了概述.     

Sirtuin:依赖NAD+的去乙酰化酶

组蛋白的乙酰化一去乙酰化修饰在基因表达调控中起重要作用。参与去乙酰化的酶除了经典的Ⅰ类和Ⅱ类组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase,HDAC),还有比较特殊的Ⅲ类HDAC——Sirnlin,其活性依赖于NAD^ 。酵母的Sirtuin——Sir2在交配型基因沉默、端粒区基因沉默、rDNA沉默中起重要作用．还可能参与长寿与衰老的调节。在人类,Sirtuin的底物是组蛋白、各种转录因子如p53、FOXO、NF—KB、乙酰化酶如D300和其他的各种功能蛋白质。根据底物特点推测,人类Sirtuin蛋白的生理功能可能一方面是参与调节细胞在应激条件下的存活与死亡的平衡,另一方面是参与代谢的调节。     

运动提高沉默信息调节因子2相关酶1改善阿尔兹海默症

阿尔兹海默症(Alzheimer's disease, AD)是一种神经退行性疾病,β-淀粉样蛋白(β-amyloid, Aβ)沉积和Tau蛋白过度磷酸化是其主要病理特征。沉默信息调节因子2相关酶1 (silent mating-type information regulation 2 homolog 1, SIRT1)具有去乙酰化作用,能够使多种类型组蛋白及非组蛋白脱乙酰化,在AD发病过程中占据重要地位。近年研究发现,运动能够激活SIRT1减缓AD进程,其机制可能是:抑制β-分泌酶活性、提高α-分泌酶活性,减少Aβ生成;减少过度磷酸化Tau蛋白集聚;与过氧化体增殖物激活型受体γ辅激活因子-1α(peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1α,PGC-1α)相互作用以促进线粒体生物发生;上调同源性磷酸酶张力蛋白诱导激酶1(phosphatase and tensin homolog induced putative kinase1,PINK1)/Parkin信号通路改善线粒体自噬;去乙酰化核转录因子-κB(nuclear factor kappa B, NF-κB)以抑制神经炎症;提高海马中脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)、神经胶质源性营养因子(glial cellline-derived neurotrophic factor,GDNF)等营养因子的蛋白质水平,以及抑制ApoE4基因进而增强神经元突触可塑性。本文总结了运动通过调控SIRT1改善AD的作用和机制,为预防及治疗AD提供新的思路。     

去乙酰化酶Sirtuin研究进展

依赖于NAD 的去乙酰化酶Sirtuin对细胞的存活、衰老、凋亡等生理活动的调节起到十分重要的作用。Sirtuin系统中的ySir2和SIRT1就目前来说是研究得较为透彻的两个成员。ySir2参与了酵母的交配型基因沉默、端粒的沉默、rDNA重复序列的沉默以及细胞寿命等生理功能。人类SIRT1在细胞存活与代谢等过程中也起到调节作用。本文对Sirtuin的结构、作用机制、底物特异性、影响因子及其功能作了综述。     

SIRT3与肾脏疾病

研究肾脏疾病的发病机制,寻找新的治疗靶点及其对应的治疗药物和方案,对于预防肾脏疾病的发病和降低病死率具有重要意义。研究发现:Sirtuin3(SIRT3)是通过维持线粒体功能和结构的稳定性,在肾小管上皮细胞损伤中发挥保护作用。为了更深入地了解SIRT3在不同类型肾病产生和发展过程中的作用及其机制,本文综述了SIRT3参与调节肾脏的生理学机制,分析了SIRT3在肾脏疾病中参与的信号通路及分子作用靶点,有助于今后临床上采用中西医结合防治肾病,降低并发症及其病死率,提供了思路。     

去乙酰化转移酶SIRT7的作用及机制研究进展

SIRT7是哺乳动物Sirtuins家族中的一员,定位于核仁,是一种高度特异性的H3K18Ac(组蛋白H3的乙酰化18位赖氨酸残基)去乙酰化酶。近年来的研究发现SIRT7可通过多种途径参与调控核糖体RNA转录、细胞代谢、细胞应激以及DNA损伤修复等生理过程。此外,SIRT7还与衰老、心脏疾病及脂肪肝等密切相关。特别是SIRT7在多种肿瘤如肝癌、胃癌、乳腺癌、膀胱癌、结直肠癌、胰腺癌和头颈鳞状细胞癌等发生发展中起着重要的调节作用。文中综述了SIRT7的细胞及分子生物学作用,并系统总结了其在人类疾病中的研究现状。     

Sirt3在不同热量饮食下的大鼠脂肪组织中的表达

Sirt3是一种NAD+依赖性组蛋白去乙酰化酶,在肾脏、棕色脂肪、心脏和其它代谢活跃的组织中高表达. 多项研究表明,Sirt3在细胞能量代谢、衰老、肿瘤发生等方面起着重要的作用.为探讨Sirt3基因在不同热量饮食下的SD大鼠脂肪组织中的表达差异和意义,将60只3周龄,重量(60±5) g的断乳SD雄性大鼠,随机分为热量限制组、自由摄食组、高热量组,其中高热量组用于构建肥胖SD大鼠模型,喂养16周后处死,分别用Western印迹和real-time RT-PCR方法检测各组大鼠肾周脂肪组织中Sirt3基因的蛋白和mRNA的表达量.Western印迹检测与real-time RT-PCR检测结果一致: Sirt3基因的蛋白和mRNA在肥胖大鼠脂肪组织中的表达低于自由摄食组（P<0.05）,在热量限制组大鼠脂肪中的表达高于自由摄食组(P<0.05).研究结果说明,Sirt3基因在不同热量饮食下的SD大鼠脂肪组织中的表达有差异,可能与能量代谢及肥胖有着密切关系.     

组蛋白乙酰化/去乙酰化在真核基因转录调控中的作用

真核生物中 ,染色质的基本单位是核小体。核小体由H2 A ,H2 B ,H3 ,H4构成的核心组蛋白八聚体及缠绕于其上的DNA构成。最近的研究结果表明 ,核心组蛋白的乙酰化 去乙酰化过程是调控基因活性的一个关键步骤[1] 。而含有组蛋白去乙酰化酶活性的分子有两类 :一类是与酵母RPD3同源的分子 ,另一类是与RPD3不同源的分子。它们各有其不同的来源 ,存在于各自的复合物中 ,催化不完全相同的组蛋白或其他蛋白质去乙酰化 ;这些去乙酰化酶与基因转录的调控存在着密切的关系 ,主要是介导基因转录的抑制。     

SIRT7在肿瘤发生发展中的研究进展

Sirtuins蛋白家族是一类高度保守的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)依赖的组蛋白去乙酰化酶。哺乳动物中的Sirtuins包括七种亚型:SIRT1-SIRT7,作为Sirtuins蛋白家族成员之一,SIRT7定位于核仁,是一种高度特异性的H3K18Ac(组蛋白H3的乙酰化赖氨酸残基18)去乙酰化酶。SIRT7的作用底物包括组蛋白和非组蛋白,底物的多样性决定着它参与体内多种细胞活动,如:细胞增殖、细胞新陈代谢、DNA损伤和应激反应等,并与肿瘤的发生发展密切相关。SIRT7在乳腺癌、甲状腺癌、卵巢癌、宫颈癌、胃癌、结直肠癌和肝细胞癌等多种肿瘤中高表达;而在头颈部鳞癌和胰腺癌中的低表达又提示其可作为抑癌基因发挥作用。本文旨从SIRT7的基因组组成、作用底物及相关肿瘤作用机制等方面阐述SIRT7的研究进展,而其致癌或抑癌作用有可能使其成为肿瘤治疗的新靶点。     

铁摄取调节子在细菌铁离子代谢中的调节及其机制

铁离子是大多数细菌生存所必需的营养物质,但是过多的铁离子通过芬顿反应产生的活性氧（reactive oxygen species, ROS）对细菌造成损伤。因此,细菌必须严格控制体内铁离子浓度。铁摄取调节子（ferric uptake regulator,Fur）是细菌铁离子代谢中最重要的调节子。Fur通过抑制或者激活基因的转录,来调节与铁摄取、利用和储存相关的基因,维持胞内铁离子浓度动态平衡。此外,Fur还参与细菌的氧化应激、抗酸能力、毒力和能量代谢等多种生物过程的调节。本文对Fur参与的生物过程及调节机制进行介绍,以期为进一步研究其他细菌Fur的调节机制,以及Fur在细菌应对环境变化中所起作用提供参考。     

SIRT1与肝细胞癌

肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)是世界上最常见的癌症之一.然而,就目前现状而言,HCC的治疗效果还很有限.作为一个依赖于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的去乙酰化酶, SIRT1(silent mating type information regulation 2 homolog 1 )参与了代谢、应激反应、衰老以及肿瘤的演进等许多重要的生物学进程.临床研究显示,SIRT1在HCC患者中异常高表达,并可预测其不良预后;进一步的研究表明,SIRT1在HCC演进中发挥了关键作用,且作用范围广泛,分子机制复杂.这提示,SIRT1有望成为新的HCC治疗靶点和诊断、预后标志物.本文拟对SIRT1在HCC的演进和预后中的具体作用及其潜在分子机制作一总结,并就SIRT1作为肝癌治疗靶点和诊断、预后标志物的可行性做出探讨.     

核因子E2相关因子1诸多亚型的产生机制及其在疾病中的作用

核因子E2相关因子1 (nuclear factor-erythroid 2 related factor 1,Nrf1/Nfe2l1)在个体正常生长发育过程中具有维持细胞内稳态和器官完整性的作用。其功能缺失会产生严重的氧化应激和基因组不稳定等,继而导致肝癌、神经退行性疾病等多种疾病。近年研究发现,Nrf1存在多种具有不同程度活化活性甚至相反活性的亚型,这些亚型的分布可能在肿瘤的发生发展过程中具有重要作用。为了更好地了解Nrf1在组织细胞中所发挥的功能,本文简要介绍Nrf1的发现历程,并从选择性剪切加工、内部选择性翻译起始、翻译后剪切加工等方面阐述Nrf1亚型的产生机制,同时详细阐明“跨膜动态加工”、“位点特异性剪切加工”、“泛素依赖性剪切加工”3种翻译后加工模型的差异。最后,介绍Nrf1各亚型的生物学功能及其产生过程出现异常时在疾病中的作用。本文着重对Nrf1各亚型产生机制及其在疾病中的作用进行综述,力求为寻找肿瘤治疗的新策略提供新的方向。     

抗炎合剂对脓毒症小鼠心肌损伤的保护作用及机制

摘要 目的：探讨抗炎合剂对脓毒症致心肌损伤的保护作用及可能机制。方法：将32只体重22～25 g的雄性C57小鼠随机分为4组：正常组、假手术组、模型组（脓毒症模型）、抗炎合剂组。采用盲肠结扎穿孔术（cecal ligation and puncture,CLP）建立脓毒症模型,模型组、抗炎合剂组在造模后分别用生理盐水、抗炎合剂（Anti-inflammation mixture,AIM）对大鼠进行干预。正常组：正常进食饮水;假手术组：假手术前每天给予生理盐水（1.4 mL/100 g）,并腹腔注射生理盐水（5 mg/kg）每日1次,连续3日。第4日行假手术;模型组（CLP组）：CLP术前给予生理盐水（1.4 mL/100 g）,每天1次,并腹腔注射生理盐水（5 mg/kg）每日1次,连续3日。第4日CLP;抗炎合剂组：CLP术前给予中药抗炎合剂（1.4 mL/100 g）,每天1次,并腹腔注射生理盐水（5 mg/kg）每日1次,连续3日。第4日行CLP;各组分别于手术后24小时行标本采集,采用HE染色和TUNEL染色观察小鼠心肌组织损伤情况,同时检测小鼠血清肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和炎症因子白细胞介素-1β（IL-1β）水平。结果：与正常对照组或假手术组相比,CLP模型组小鼠的心肌组织出现大量炎性细胞浸润,心肌细胞凋亡率显著升高（P<0.01）;而抗炎合剂组相较于CLP模型组心肌细胞凋亡率显著下降（P<0.01）。与正常对照组或假手术组相比,CLP模型小鼠血清TNF-α、IL-1β水平显著升高（P<0.001）,而中药抗炎合剂组TNF-α、IL-1β水平相较于模型组显著降低（P<0.01）。此外,与正常对照组和假手术组相比,模型组SIRT1 mRNA水平和蛋白表达水平显著降低,抗炎合剂显著提高SIRT1的mRNA和蛋白表达水平。结论：抗炎合剂可能通过提高SIRT1的表达,抑制CLP脓毒症小鼠的炎症反应,进而减轻心肌损伤。     

稳定表达T7 RNA聚合酶IBRS-2细胞系的建立以及利用该细胞系对SVDV的体内拯救

利用PCR从λ溶原性细菌DE3中扩增出T7 RNA聚合酶基因,定向克隆进逆转录病毒载体pBABEpuro,得到阳性重组质粒pTTBABEpuro.把该重组质粒与pVSV-G共感染GP2-293包装细胞系,形成假型病毒.通过polybrene介导假型病毒感染IBRS-2细胞,利用嘌呤霉素进行传代筛选,形成细胞系IBRST7.对不同代次的IBRST7细胞基因组进行PCR和RT-PCR鉴定,结果表明,T7 RNA聚合酶基因在细胞传代过程中能稳定存在,并能表达目的蛋白的mRNA.为了鉴定T7 RNA聚合酶在IBRST7细胞内是否具有转录活性,扩增口蹄疫病毒(FMDV)的内部核糖体进入位点(IRES)片段和EGFP基因,定向克隆于原核表达载体pET-43.Ia-c( )中,构建了T7启动子控制下转录的具有非帽依赖性表达的重组质粒pIERS-EGFP-ET,把该质粒转染IBRST7细胞,能够在紫外显微镜下观察到绿色荧光,说明EGFP得到了表达,表明IBRST7细胞系内的T7 RNA聚合酶具有转录活性.然后,利用该细胞系成功拯救出具有感染性的猪水泡病病毒(SVDV),并对其生物学功能进行了鉴定.该细胞系的建立为利用T7 RNA聚合酶转录系统体内高效拯救病毒提供了基础.该拯救病毒的策略使RNA拯救简化为一步快速的拯救方法,为进一步探索SVDV病毒致病的分子机制及研制新型SVD疫苗奠定了良好的基础.     

Structural basis of RNA conformational switching in the transcriptional regulator 7SK RNP

1. Download : Download high-res image (246KB)
2. Download : Download full-size image

     

Time to Be Versatile: Regulation of the Replication Timing Program in Budding Yeast

Eukaryotic replication origins are activated at different times during the S phase of the cell cycle, following a temporal program that is stably transmitted to daughter cells. Although the mechanisms that control initiation at the level of individual origins are now well understood, much less is known on how cells coordinate replication at hundreds of origins distributed on the chromosomes. In this review, we discuss recent advances shedding new light on how this complex process is regulated in the budding yeast Saccharomyces cerevisiae. The picture that emerges from these studies is that replication timing is regulated in cis by mechanisms modulating the chromatin structure and the subnuclear organization of origins. These mechanisms do not affect the licensing of replication origins but determine their ability to compete for limiting initiation factors, which are recycled from early to late origins throughout the length of the S phase.     

Genetic Analysis of Human Adenovirus Type 7 Strains Circulating in Different Parts of China

To investigate the molecular epidemiology and genetic variation of human adenovirus type 7(HAdV-7) in children with acute respiratory infections(ARI) in China. HAdV-7-positive respiratory samples collected from children with ARI in Beijing, Shijiazhuang, Wenzhou and Guangzhou from 2014–2018 were selected for gene amplification and sequence analysis. Fifty-seven HAdV-7 clinical strains with hexon, penton base and fiber gene sequences were obtained. Meanwhile17 strains were selected randomly from different cities for whole genome sequencing. Phylogenetic and variation analyses were performed based on the obtained sequences, HAdV-7 prototype strain Gomen(AY594255), vaccine strains(AY495969 and AY594256) and representative sequences of strains. The phylogenetic trees constructed based on whole genome sequences, major capsid protein genes(hexon, penton base and fiber) and the early genes(E1, E2, E3 and E4) were not completely consistent. The HAdV-7 strains obtained in this study always clustered with most of the circulating strains worldwide from the 1980 s to the present. Compared with the HAdV-7 prototype strain Gomen(AY594255), some amino acid mutations in loop1 and loop2 of hexon and the RGD loop region of the penton base gene were observed. Recombination analysis showed that partial regions of 55 k Da protein and 100 kDa hexon-assembly associated protein genes among all HAdV-7 strains in this study were from HAdV-16 and HAdV-3, respectively. Our study demonstrated the molecular evolution characteristics of HAdV-7 strains circulating in China and provided basic reference data for the prevention, control and vaccine development of HAdV-7.