剑走偏锋----去酰化修饰酶SIRT6调控细胞的外泌体分泌
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。
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)。
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。
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。
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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