“本是同根生，相煎何太急”—小鼠Sirt7抑制Sirt1的自我活化而促进脂肪形成

景杰编者按：去乙酰化酶（Sirt1-Sirt7）在哺乳动物中参与多个重要的细胞进程，如染色质沉默、细胞周期调控、细胞分化和代谢等。不同的去乙酰化酶调控相似的细胞进程，表明这些酶之间必然存在一种协调模式，然而去乙酰化酶家族成员间潜在的相互调控作用有待深入研究。近期著名学术期刊PNAS上发表的一篇文章：揭示了Sirt7通过抑制Sirt1的自去乙酰化活性而调控Sirt1的活性，进而影响底物的乙酰化，最终影响脂肪母细胞的分化而调控脂肪代谢。本文揭示sirtuins类去乙酰化酶间的相互作用，和其活性调控的复杂机制，为我们更深入了解蛋白质乙酰化调控提供新的思路。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：Sirt1；Sirt7；mass spectrometry；LFQ；对抗作用；脂肪组织

研究思路与成果：

去乙酰化酶通过使靶蛋白去乙酰化迅速调节染色质、转录因子、代谢酶和结构性蛋白等的活性以适应细胞需求。Sirt1对组蛋白H3K9、H3K56、H4K16、H1K26及一些非组蛋白的去乙酰化作用有助于维持代谢平衡和基因完整性。相比于Sirt1，Sirt7的研究较少，已知Sirt7可以特异性对H3K18等少数靶标去乙酰化以激活rDNA的转录。本文阐述了Sirt1通过K230残基的脱乙酰化作用自我激活，而Sirt7对其自乙酰化的抑制作用，抑制Sirt1活性可以有效促进细胞成脂分化，激活PPARγ受体。

首先，研究人员通过免疫共沉淀和label-free定量的方法，发现调控Sirt1活性的蛋白肽段均来自Sirt7（图1），这表明Sirt1与Sirt7存在相互作用。随后，在U2OS细胞内免疫共沉淀内源性Sirt1和Sirt7，进一步验证了Sirt1和Sirt7可以在正常生理水平上相互作用（图2A）。

图1. 免疫共沉淀结合蛋白质质谱揭示Sirt1和Sirt7相互作用。A 质谱检测得到和Sirt1结合的Sirt7的肽段强度； B 火山图展示了实验中鉴定到的差异表达蛋白和显著性间的关系，在结合蛋白中就有Sirt1。

接着，研究人员在HEK293T细胞中共表达Sirt1和Sirt7，发现Sirt7的表达升高会增强Sirt1的乙酰化水平，而缺失Sirt7时，Sirt1的乙酰化水平并没有显著下降。紧着着，研究人员体外同位素标记乙酰化的Sirt1肽段，质谱定量结果表明Sirt1 K230位点发生脱乙酰基作用。通过添加去乙酰化抑制剂实验，结果表明Sirt7可直接与Sirt1作用，阻止Sirt1自我去乙酰化(图 2)。

图2. Sirt7抑制Sirt1的自我去乙酰化（左图），去乙酰化抑制剂（Ex527）抑制Sirt1的去乙酰化。

此外研究人员还对Sirt1的靶标p53的乙酰化水平进行研究，结果显示共表达Sirt7和Sirt1的p53乙酰化水平增强，而只表达Sirt1的细胞中p53乙酰化水平下降，表明Sirt1活性受Sirt7的调控 （图 3A）。接着，他们在230、369、505和600位点上分别用R代替乙酰化的K，发现只有K230位点去乙酰化才能导致p53的乙酰化水平下降，表明Sirt1的催化活性依赖于Sirt1 K230位点的去乙酰化 （图 3）。

图3. Sirt7抑制Sirt1的催化活性

为探究Sirt7对Sirt1的调控是否会对生理进程产生影响，研究人员开展了小鼠活体实验，结果显示野生型小鼠体内脂肪合成明显多于Sirt7缺失的小鼠（图4）。此外，Sirt7还可以通过抑制Sirt1酶活性促进成脂分化。

图4. Sirt7缺失制约s.c.和内脏白色脂肪组织的形成

遗传互补实验表明过表达PPARγ可以弥补Sirt7突变的表型。而PPARγ启动子区域组蛋白乙酰化受Sirt1的调控，随后的结果表明Sirt7 KO中，组蛋白H4K16和H1K26乙酰化降低，PPARγ的转录受到抑制 (图 5)。暗示Sirt7通过影响PPARγ途径调控脂肪生成。最后，研究人员在Sirt7^-/-细胞内进一步验证得出脂肪形成障碍与Sirt1活性升高相关。

图5. Sirt7 KO小鼠中，参与脂肪合成调控的Sirt1的活性增加，组蛋白H4K16和H1K26乙酰化降低，PPARγ的转录受到抑制。

总结：本文介绍了两种Sirtuins成员间的相互作用。哺乳动物去乙酰化酶家族中的组蛋白去乙酰化酶Sirt1和Sirt7在代谢和老化等多个生物学进程中起重要作用。研究人员发现Sirt1能够通过自我脱乙酰基作用增强自身催化活性，而Sirt7可以抑制其活性从而促进脂肪合成。揭示了去乙酰化酶家族成员间的相互调控网络在生物体动态平衡中具有重要意义。我们相信随着研究的深入，以后会有更多的sirtuins成员互做及其生物学功能的报道。

参考文献：Jian Fang , et al. Sirt7 promotes adipogenesis in the mouse by inhibiting autocatalytic activation of Sirt1. PNAS. 2017

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