“意料之外”---蛋白质组学揭示SIRT6抑癌原因
景杰编者按：Ras家族的GTPase在信号转导过程中发挥重要作用，其突变或翻译后修饰与很多类型的肿瘤密切相关，因此相关领域的研究将有助于人们认识生物过程和疾病的发生。最近，著名学术期刊eLIFE上报道了癌症细胞Ras蛋白的赖氨酸存在高水平的脂肪酰化修饰，而SIRT6蛋白抑癌能力和其去脂肪酰化的活性有关，领导这一研究的是康奈尔大学林和宁教授团队。景杰生物作为全球蛋白质及翻译后修饰的领跑者，可以为您提供从前期筛选到后期验证的完整蛋白质组和翻译后修饰组学解决方案，为您研究蛋白质翻译后修饰提速。
近年来各种新型酰化修饰的发现极大地扩充了人们对翻译后修饰（PTMs）的理解和认识，其功能机制方面也是当前研究的热点。除了在组蛋白表观遗传调控外，其在信号转导方面的作用也逐渐引起了人们的关注。最近，美国康奈尔大学的林和宁教授在国际著名期刊eLIFE上发表了最新研究成果，综合利用了蛋白质组和生化细胞实验的方法证明了SIRT6可以通过对R-Ras的去脂肪酰化作用影响其细胞定位和相互作用，进而影响下游的信号转导和细胞增殖过程。
已经有报道认为SIRT6具有抑制肿瘤的功能，在一些类型的肿瘤组织中SIRT6是低表达的。虽然有报道表明SIRT6具有去乙酰化活性和去脂肪酰化活性，但是其在肿瘤发生中的角色还知之甚少。在这篇文章中，作者首先通过点突变实验证实，SIRT6抑制肿瘤等作用源于其去脂肪酰化活性，而非其去乙酰化活性 。接下来，作者利用了基于SILAC的定量蛋白质组技术比较了WT和SIRT6 敲除细胞系之间的脂肪酰化修饰组的差异，发现包括R-Ras2在内的5个蛋白的脂肪酰化可能受到了SIRT6的显著调节（图1）。由于Ras家族（小G蛋白）在肿瘤信号转导过程中的重要作用，研究者选择了R-Ras2作为进一步深入研究的目标。
图1 鉴定SIRT6调控的脂肪酰化修饰靶点
接下来，作者通过一系列的生化实验验证 R-Ras会发生脂肪酰化修饰，且受到SRT6的调节。通过使用质谱检测过表达R-Ras2上的脂肪酰化修饰（Alk14为例），作者鉴定到了K192、K194、K196和K197四个脂肪酰化修饰位点。作者将这四个修饰位点突变为R，发现在Sirt6 KO细胞中，WT的R-Ras2主要定位于细胞外膜上，而4KR突变的R-Ras2则在细胞外膜和细胞内囊泡中均有分布，表明这些位点的脂肪酰化影响了细胞定位（图2）。
图2 验证SIRT6对R-Ras2的作用位点及其功能
在以上结论的基础上，作者进一步探究了R-Ras2脂肪酰化对下游信号通路和表型 的影响。根据以往的报道，R-Ras2能够影响下游的两条信号通路，分别是PI3K-Akt信号通路以及Raf-MAPK信号通路。经过生化验证，作者发现R-Ras的脂肪酰化对后者没有显著影响，但却能够激活PI3K-Akt信号并促进细胞的增殖（图3）。
该研究综合定量蛋白质组技术和生物化学、细胞生物学实验技术，证明了R-Ras2上的新型修饰——脂肪酰化修饰对其功能和下游信号通路的影响，扩展了人们对于酰化修饰功能和意义的认识。该研究的思路完整清晰，可以为赖氨酸酰化修饰上下游研究提供借鉴。
参考文献：
Xiaoyu Zhang, et al., SIRT6 regulates Ras-related protein R-Ras2 by lysine defatty-acylation, eLIFE, 2017