SIRT2去乙酰化酶抵抗心肌肥厚

景杰编者按：在现代社会，心力衰竭的发病率和死亡率逐年升高，其中心肌肥厚是引起心力衰竭的关键因素之一，但是心肌肥厚产生的潜在机理至今尚未被阐明。最近，中国医学科学院刘德培院士和陈厚早教授团队发现去乙酰化酶SIRT2能够激活心脏中的LKB1-AMPK信号途径来抵抗衰老和血管紧张素II引起的心肌肥厚，同时发现SIRT2在二甲双胍介导的AMPK信号通路的激活过程中，发挥着不可忽视的作用，该成果发表在Circulation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：SIRT2; Metformin; Cardiac hypertrophy; AMPK; LKB1

Sirtuin家族是一类依赖于NADH的去乙酰化酶类家族，从细菌到人类高度保守，调节人类多种代谢、应激以与衰老相关的过程，如糖尿病和心血管类疾病等。SIRT2主要分布在细胞质中，在多种代谢中起重要的作用，但SIRT2与心肌肥厚的联系至今尚未阐明。本文研究者发现心肌肥厚患者SIRT2的表达水平和活性均降低，Sirt2的缺失和过表达分别会加重和减轻心肌肥大症状，SIRT2通过促进LKB1 K48位点的去乙酰化，Ser428位点的磷酸化来激活LKB1-AMPK途径，对衰老和压力引起的心肌肥厚具有抵抗作用，同时证实SIRT2能够促进二甲双胍对AMPK信号途径的激活作用，抑制心肌肥大，保护心脏。

首先，研究者们比较了年老小鼠，年幼小鼠和Sirt2-KO小鼠的心脏特性，发现年老小鼠心肌肥大和纤维化程度高于幼鼠， Sirt2-KO年老小鼠的情况又比野生型年老小鼠严重（图1 A），说明SIRT2与抑制心肌肥厚密切相关。年老引起的心肌肥厚受多种代谢调节因子调节，如AMPK, SIRT1, mTOR, and IGF-1R，实验表明在Sirt2-KO年老小鼠中，IGF-1R和SIRT1表达水平不变，AMPK Thr172位点磷酸化显著降低，mTOR Ser2448位点磷酸化显著增加（图1 B），说明AMPK途径，在SIRT2对心肌肥厚的抑制过程中发挥重要作用。

图1. A 幼鼠、年老小鼠和Sirt2-KO小鼠心脏大小和纤维化程度的确定；

B AMPK, SIRT1, mTOR, and IGF-1R磷酸化和蛋白表达水平。

为进一步研究SIRT2在抑制心肌肥厚中的作用，研究者们测量了年老小鼠和心肌肥厚小鼠体内SIRT2的表达水平和活性。研究发现，与4个月大的小鼠相比，24个月大的小鼠的SIRT2表达水平下降，血管紧张素II的浓度也增加。血管紧张素II诱导的心肌肥大的幼鼠体内SIRT2的活性下降。Sirt2的mRNA水平并未发生变化，说明心肌肥大小鼠体内的SIRT2蛋白稳定性降低。研究发现，年老小鼠和血管紧张素II诱导的心肌肥大的小鼠体内c-Src磷酸化水平升高而被激活，从而将SIRT2磷酸化，降低其稳定性并使其失活。加入c-Src酶抑制剂SU6656后发现SIRT2水平升高。综上可知，心肌肥厚小鼠体内SIRT2活性降低的部分原因是c-Scr对其活性的抑制。

图2. A 幼鼠、年老小鼠和AngII处理的小鼠体内c-Src的水平；

        B  加入抑制剂后，SIRT2和c-Src的表达水平。

然后研究人员分别研究了sirt2敲除（sirt2-KO）和过表达（SIRT2-Tg）的小鼠，结果发现，sirt2敲除后，AMPK被抑制，sirt2过表达，AMPK被激活，加入AMPK抑制剂CC后，SIRT2对心脏的保护作用被阻断，证明SIRT2通过激活AMPK途径来抑制心肌肥厚保护心脏。为了探究SIRT2作用于AMPK途径的机制，过表达了AMPK的α1和α2亚基，发现SIRT2过表达并未影响两个亚基的乙酰化程度，之后分别抑制了CaMKKu 的活性，敲低了Lkb1基因的表达，发现Lkb1基因敲低后，SIRT2过表达并未促进AMPK的激活，表明LKB1途径与AMPK的激活相关。同时SIRT2酶抑制剂AGK2的加入降低了LKB1 Ser428位点的磷酸化，SIRT2的过表达促进了其磷酸化（图3 A）,表明SIRT2通过促进LKB1 Ser428位点的磷酸化激活AMPK途径来抑制心肌肥大。

图3.  A 年老小鼠WT和Sirt2-KO、N-Tg、SIRT2-Tg小鼠在AngII处理后LKB1 Ser428位点磷酸化水平；

      B AngII和Met处理后WT和Sirt2-KO小鼠心肌肥厚的程度。

最后，发现二甲双胍处理后，野生型小鼠体内的AMPK通路被激活，Sirt2-KO小鼠体内AMPK通路被失活，而且野生型小鼠血管紧张素II诱导的心肌肥大症状减轻，而Sirt2-KO小鼠并未减轻（图3 B），表明在二甲双胍通过激活AMPK抑制心肌肥厚的过程中，SIRT2起到了重要的作用。

总结： 心肌肥厚是造成心力衰竭的主要因素之一，本文揭示了SIRT2去乙酰化酶在抑制心肌肥厚过程中的重要作用，证明SIRT2与LKB1直接结合使其K48位点去乙酰化，促进其Ser428位点磷酸化，来促进AMPK信号途径磷酸化，使其激活，从而抑制心肌肥厚现象，同时发现SIRT2可促进二甲双胍对AMPK途径的激活，增强对心肌肥厚的抑制作用。发现了SIRT2的新功能，并为治疗心肌肥厚疾病提供了新的靶点。

参考文献：

Tang, Xiaoqiang, et al. SIRT2 Acts as a Cardioprotective Deacetylase in Pathological Cardiac Hypertrophy. Circulation, 2017.

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