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美国国家科学院院刊。2004年7月6日;101(27): 10042–10047.
2004年6月25日在线发布。 doi(操作界面):10.1073/pnas.0400593101
预防性维修识别码:项目经理454161
PMID:15220471

沉默信息调节器2通过其去乙酰化酶活性增强Foxo1介导的转录

摘要

长寿调节基因包括Forkhead转录因子FOXO和NAD依赖的组蛋白去乙酰化酶沉默信息调节器2(Sir2)。遗传研究表明Sir2可以延长人的寿命秀丽隐杆线虫胰岛素样信号通路中FOXO家族成员DAF-16的上游。然而,在Sir2介导的寿命中DAF-16活性需求的分子机制尚不清楚。在这里,我们显示Foxo1(也称为FKHR)的可逆乙酰化,即小鼠DAF-16同源物,调节其反式激活功能。cAMP响应元件结合蛋白(CREB)结合蛋白在K242、K245和K262残基上结合并乙酰化Foxo1,其修饰涉及FoxoI作为转录因子的衰减。相反,Sir2在cAMP响应元件结合蛋白结合蛋白乙酰化的残基上结合并去乙酰化Foxo1。Sir2被招募到胰岛素应答序列控制启动子并增加锰超氧化物歧化酶和p27的表达基普1以脱乙酰酶活性依赖的方式。我们的发现将Foxo1确立为哺乳动物系统中Sir2的直接功能靶点。

哺乳动物FOXO家族的叉头转录因子Foxo1(也称FKHR)、Foxo3a(也称FKCRL1)和Foxo4(也称AFX)在蛋白激酶B(也称Akt)下游传递胰岛素信号方面起着关键作用。作为对胰岛素的反应,FOXO蛋白被蛋白激酶B磷酸化,导致其核排斥(1)以及随后通过泛素化的降解(4). 先前的研究已经确定FOXO蛋白的多种功能,包括葡萄糖代谢(59),细胞周期调节(1014),凋亡(1,11,1517)和抗氧化应激(18,19). 值得注意的是,从秀丽隐杆线虫发现长寿的遗传决定因素涉及DAF-16,线虫FOXO同源基因,位于胰岛素/胰岛素样生长因子I信号通路下游(2023).

第二个长寿调节基因是进化上保守的组蛋白去乙酰化酶沉默信息调节器(Sir2)(24,25). Sir2活性取决于NAD(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,氧化形式)(26)并通过沉默交配型基因座、端粒和核糖体DNA重复序列的转录沉默与芽殖酵母的各种生物功能联系起来(27). 此外,Sir2通过抑制核糖体DNA同源重组延长寿命(28)和限制热量摄入(CR)可以延长多种物种的寿命,需要酵母中NAD依赖的Sir2活性(25). 有趣的是,遗传分析表明,与酵母类似,Sir2通过负向调节DAF-16上游胰岛素样激素的信号通路,延长线虫的寿命,DAF-16是FOXO家族的一员(24). 然而,Sir2介导的寿命中FOXO活性要求的分子机制尚不清楚。

这里我们展示了Sir2与Foxo1的结合体内体外并对K242、K245和K262残基进行脱乙酰化,这些残基通过cAMP反应元件结合蛋白(CBP)诱导的乙酰化参与转录衰减。此外,Sir2以脱乙酰酶活性依赖的方式增强Foxo1介导的转录。这些研究结果表明,Sir2不是胰岛素分泌途径基因的转录沉默子,而是Foxo1的转录辅激活子,反过来增加抗氧化基因的表达。

实验程序

质粒和抗体。Foxo1磷酸化和乙酰化位点的突变体是通过定点突变产生的。GST-Foxo1缺失突变体是通过用适当的酶消化全长cDNA或基于PCR-的亚克隆到pGEX-5X(Amersham Pharmacia)中而获得的。p3×IRS-MLP-luc是通过将来自胰岛素样生长因子结合蛋白1启动子的胰岛素反应序列的三个拷贝插入包含腺病毒主要晚期启动子的荧光素酶报告基因载体而生成的。在pGBT9载体中构建GAL4-DNA-结合域融合Foxo1质粒,并将其亚克隆到pcDNA3载体中。购买pUSEamp载体中的小鼠Sir2 cDNA(Upstate Biotechnology,Lake Placid,NY),并在Sir2基因的C末端插入血凝素(HA)标签。通过定点突变产生了Sir2的一个催化失活突变体H355A。使用了以下抗体:抗HA(12CA5,Roche,Gipf-Oberfrick,Switzerland)、抗FLAG(M2,Sigma)、抗锰超氧化物歧化酶(MnSOD)(加拿大维多利亚州Stressgen Biotechologies)、抗p27基普1(转导实验室,肯塔基州列克星敦)、抗β-肌动蛋白(西格玛)、抗乙酰化赖氨酸、抗Sir2和抗CBP-CT(Upstate Biotechnology)。抗Foxo1抗体如下所述(8). 针对Foxo1肽GKSGKSPRRR,提出了在K242和K245处乙酰化的Foxo1-特异性兔多克隆抗体。

细胞培养、转染和荧光素酶分析。HepG2、HEK293和HEK293T细胞在添加10%FBS的DMEM中培养。为了建立FK-1和GM-1细胞,分别稳定转染3×IRS-MLP-luc和5×UAS-MLP-luc质粒。使用FuGENE-6(Roche)进行转染。转染后,细胞在含有10%FBS的DMEM中孵育24小时。而GM-1细胞持续孵育18小时,FK-1细胞缺血清18小时。荧光素酶和β-半乳糖苷酶检测一式三份,图中的代表性实验描述了三个实验的平均值,并显示了标准偏差。在稳定转染的细胞中的实验在三个独立的克隆中复制,以避免克隆伪影。

免疫沉淀法和免疫印迹法。HepG2细胞需要血清18小时,并在裂解缓冲液A(10 mM Hepes,pH 7.5/100 mM KCl/0.1%Nonide P-40/蛋白酶抑制剂)中裂解。用抗Foxo1或抗CBP-CT抗体对裂解产物进行免疫沉淀。检测Foxo1乙酰化体内将表达FLAG-Foxo1的HEK293T细胞在裂解缓冲液B(50 mM Hepes,pH 7.5/150 mM KCl/1%Triton X-100/10%甘油/5 mM丁酸钠/蛋白酶抑制剂)中进行裂解和免疫沉淀,然后进行Western blotting。为了制备CBP或Sir2蛋白,将转染CBP-HA或Sir2-HA的HEK293T细胞在放射免疫沉淀分析缓冲液(10 mM Hepes,pH 7.2/150 mM NaCl/1%Nonide P-40/0.1%SDS/1 mM EDTA/蛋白酶抑制剂)中进行裂解,并用抗-HA抗体进行免疫沉淀。清洗珠子后,使用免疫沉淀的CBP或Sir2体外分析。

GST下拉分析。GST融合蛋白表达于大肠杆菌利用pGEX矢量系统对BL-21菌株进行筛选。体外通过将转染HEK293T细胞的细胞提取物与固定在谷胱甘肽-脑葡萄糖上的各种GST融合蛋白在裂解缓冲液A中孵育,进行结合分析。在4°C孵育4h后,用相同的缓冲液洗涤珠子四次,并通过Western blotting分析蛋白质。

体外乙酰化试验。用免疫沉淀CBP和0.5μl[14C] 反应缓冲液中的乙酰CoA[25 nCi(1 Ci=37 GBq);Amersham Pharmacia Biotech](50 mM Tris·HCl,pH 8.0/100 mM NaCl/10%甘油/0.1 mM EDTA/1 mM DTT/1 mM PMSF/5 mM丁酸钠)。通过考马斯亮蓝染色和放射自显影分析反应产物。

体外脱乙酰分析。GST-FHD和GST-C1首先乙酰化体外在乙酰化缓冲液中使用GST-CBP-组蛋白乙酰转移酶(HAT)和0.1 mM乙酰辅酶a。清洗珠子后,将乙酰化Foxo1与纯化Sir2、1 mM NAD(Sigma)、5 mM烟酰胺(NIA)(大阪Wako生化公司)或1μM曲古菌素A(Wako生物化学公司)在30°C下孵育1小时。反应在含有50 mM Tris·HCl(pH 9.0)、50 mM NaCl、4 mM MgCl的缓冲液中进行2,0.5mM DTT,0.2mM PMSF,0.02%Nonidet P-40和5%甘油。蛋白质通过Western blotting和Ponceau-S染色进行分析。

染色质免疫沉淀分析。染色质免疫沉淀分析按照先前描述的方案进行(8). 简言之,通过超声波剪切交联HEK293细胞的染色质,并与抗Foxo1、抗Sir2和抗CBP-CT抗体或正常兔IgG孵育过夜,然后与饱和鲑鱼精子DNA的蛋白G-Sepharose孵育。用人类MnSOD和p27的特异性引物通过PCR分析沉淀的DNA基普1启动子和β-actin编码区。

结果

CBP在体内和体外结合和乙酰化Foxo1。因为我们之前通过酵母双杂交筛选确定Foxo1是CBP的相互作用物,所以我们试图确认哺乳动物细胞中的相互作用。共免疫沉淀试验显示内源性Foxo1和CBP可在HepG2细胞中结合(图1A类). 该结果与证明哺乳动物双杂交系统中DAF-16和CBP相互作用的数据一致(29). 我们进一步确定了Foxo1的哪些部分对与CBP的相互作用很重要。将HA-CBP转染到HEK293T细胞中,细菌表达具有一系列缺失的GST-Foxo1蛋白突变体。如所示图1B,美国海关与边境保护局仅约束Foxo1的C末端,该末端已被确定为Foxo的转录激活域(30).

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CBP结合并乙酰化Foxo1。(A类)内源性CBP与Foxo1的相互作用。用抗Foxo1或抗CBP抗体免疫沉淀(IP)并用Western blotting(WB)分析血清饥饿HepG2细胞的细胞提取物。输入通道占用于结合分析的全细胞提取物总体积的5%。(B)体外CBP和Foxo1的相互作用。将转染HA-CBP WT的HEK293T细胞的细胞提取物与GST或各种GST-Foxo1缺失突变体孵育。(C类)Foxo1由CBP乙酰化。用抗FLAG抗体免疫沉淀转染指示质粒的HEK293T细胞的细胞提取物,并用抗乙酰化赖氨酸或抗FLAG的抗体进行探测。Western blotting显示细胞提取物中CBP-HA的表达。(D类G公司)Foxo1乙酰化位点的鉴定。Foxo1缺失突变体的示意图如所示D类箭头所示的GST-Foxo1蛋白体外用免疫沉淀CBP进行乙酰化分析。反应产物通过考马斯亮蓝染色和放射自显影术进行分析(14C) 。星号表示自动乙酰化的CBP。(H(H))抗乙酰化Foxo1(K242/K245)抗体特异性识别Foxo中的乙酰化K242和K245残基。将GST-FHD WT或-FHD 2KA(KK242245AA)蛋白与GST-CBP(HAT)蛋白在乙酰辅酶A(0.1mM)存在或不存在下孵育,然后用抗乙酰化Foxo1(K242/K245)抗体进行免疫印迹,并用胭脂红-S溶液染色。

其次,因为已经描述了CBP直接转录因子乙酰化的几个例子(31),我们研究了Foxo1是否在细胞条件下被CBP乙酰化。用FLAG-Foxo1和HA-CBP共转染HEK293T细胞,用抗乙酰赖氨酸抗体检测免疫沉淀Foxo1。与红系祖细胞的先前数据一致(32),Foxo1在HEK293T细胞中被乙酰化,其乙酰化程度随着CBP的共表达而显著增加(图1C类). 此外,为了通过CBP鉴定Foxo1的乙酰化位点,我们使用了一系列GST-fusion Foxo1-deletement突变体体外乙酰化分析(图1D类). 免疫沉淀CBP能够乙酰化Foxo1-ΔNT、FHD和C1区域,但不能乙酰化NT、C2或C3(图1E类). 在叉头结构域中,存在四个赖氨酸残基,包括氨基酸208–254,后两个赖氨酸残基(K242A和K245A)的丙氨酸取代完全消除了乙酰化,而每个突变仍然允许较低程度的乙酰化(图1F类 左侧). 接下来,为了鉴定C1区域的乙酰化赖氨酸残基,我们将其序列模式与组蛋白H2B的CBP/p300介导的乙酰化位点进行了比较(33)重点关注K262,它存在于丙氨酸和丝氨酸残基(AKS)之间。实际上,K262A取代显著降低了CBP的乙酰化作用(图1F类 赖特). 最后,GST-Foxo1 3KA突变体未乙酰化(图1G公司)表明Foxo1、K242、K245和K262的三个赖氨酸残基可以作为CBP的乙酰化位点体外这些结果通过生成乙酰化K242和K245的多克隆抗血清得到了进一步证实(图1H(H)). 值得注意的是,两个乙酰化赖氨酸残基K242和K245位于叉头结构域的基本区域,并在其相关蛋白Foxo4和Foxo3a中保守,这表明通过乙酰化对叉头结构区的修饰可能在FOXO家族成员中高度保守。

Foxo1的乙酰化减轻其转录活性。为了通过其乙酰转移酶活性评估CBP对Foxo1介导的转录的影响,我们对FK-1细胞进行了荧光素酶分析,该细胞是染色体整合3×IRS-MLP-luc质粒的HEK293细胞克隆。如所示图2A类野生型CBP(CBP-WT)的共表达显著增强了Foxo1介导的转录(通道4和5)。另一方面,HAT非活性突变体(CBPΔHAT)的共表达对CBP介导的反式激活(通道6)的作用较小,这表明CBP通过组蛋白乙酰化和/或染色体启动子上的Foxo1起到了Foxo 1转录辅激活剂的作用。接下来,我们通过产生各种乙酰化缺陷的Foxo1突变体(Lys到Arg)来评估Foxo1乙酰化的效果。令人惊讶的是,将K242、K245和K262的单个赖氨酸残基替换为精氨酸诱导的转录活性是Foxo1 WT的1.5到2.0倍,此外,Foxo 1的三重替换(3KR)刺激了3.0倍的启动子活性(图2B). 在体外表达的WT和突变型Foxo1的水平上没有观察到差异(图2B 下部). 这一发现清楚地表明,Foxo1在三个赖氨酸残基上的乙酰化减轻了其反式激活功能。最后,为了区分乙酰转移酶CBP的两种底物,即组蛋白或Foxo1,将Foxo 1的WT或3KR突变体与CBP WT或ΔHAT在FK-1细胞中共转染。如所示图2C类与Foxo1 WT相比,CBP WT表现出Foxo1-3KR介导的转录显著增加(通道2-4与通道7-9),这表明CBP诱导的Foxo1-乙酰化,但组蛋白的乙酰化可能不会减弱其反式激活功能。此外,与对Foxo1 WT(第5和6通道)的影响类似,CBPΔHAT在激活Foxo13KR的转录时受损(第10和11通道)。因此,我们得出结论,CBP协同激活Foxo1介导的转录,可能是通过在含有胰岛素反应序列(IRS)的启动子周围乙酰化染色体组蛋白,从而形成起始前复合物,但Foxo 1随后的乙酰化反过来导致其转录衰减。

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CBP通过其在染色体报告子上的乙酰转移酶活性调节Foxo1介导的转录。(A类)CBP乙酰转移酶活性对Foxo1介导的转录的影响。将Foxo1与CBP WT或CBPΔHAT联合转染FK-1细胞,检测荧光素酶活性。(B)KR突变改变Foxo1反式激活功能。用所示的Foxo1突变体转染FK-1细胞,并测定荧光素酶活性。(下部)Western blotting检测到等量的FLAG-Foxo1蛋白。(C类)CBP协同激活Foxo1 WT和3KR。将Foxo1 WT(黑盒)或3KR(灰盒)与CBP一起转染FK-1细胞,荧光素酶活性表现为Foxo1-WT或3KR单独获得的活性的折叠诱导。

Sir2结合和去乙酰化Foxo1。考虑到上述数据以及FOXO/DAF-16和Sir2在寿命方面的遗传相关性(24),Foxo1可能以脱乙酰酶的形式与Sir2在功能上结合。为了测试这种可能性,我们首先研究了哺乳动物细胞中内源性Foxo1是否与内源性Sir2相互作用。HepG2细胞需要血清,在这种情况下,Foxo1会积聚在细胞核中,并使用抗Foxo 1抗体进行联合免疫沉淀分析。正如预期的那样,免疫沉淀的Foxo1复合物含有少量但可检测的Sir2(图3A类). 共免疫沉淀效率低似乎意味着一种条件,即Foxo1和Sir2的结合将增加。接下来,我们试图确定Foxo1的哪些部分对与Sir2的相互作用很重要体外Sir2紧密结合的固定化GST-Foxo1(全长)及其中间区域(208–409 aa),位于叉头结构域周围,包括三个乙酰化赖氨酸残基(图3B). 为了进一步研究Sir2是否可以脱乙酰化Foxo1,我们乙酰化了GST-Foxo2(FHD,包含CBP依赖的乙酰化赖氨酸残基K242和K245)和GST-Fox1(C1,包含CBP-依赖的乙酰化赖氨酸残留基K262)(图1D类)和执行体外使用免疫沉淀Sir2进行脱乙酰分析。如所示图3C类D类,Sir2以NAD依赖的方式有效地脱乙酰化Foxo1。此外,Sir2抑制剂NIA显著抑制了Sir2介导的Foxo1脱乙酰化(34)而不是曲古抑菌素A,一种I类和II类组蛋白脱乙酰化酶的抑制剂。这些结果表明,Sir2可以在K242、K245和K262处优先脱乙酰Foxo1体外验证Sir2在Foxo1脱乙酰化中的作用体内,我们在HEK293T细胞中转染Foxo1和CBP以及Sir2-WT或催化失活突变体(H355A)。转染Foxo1和CBP后,观察到大量Foxo1-乙酰化;然而,乙酰化水平因Sir2-WT的表达而显著降低(图3E类,车道1-3)。相反,Sir2 H355A对Foxo1脱乙酰化没有明显影响(泳道4)。这些发现表明Sir2是Foxo1的真正脱乙酰转移酶。

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Sir2结合Foxo1并使其脱乙酰。(A类)内源性Sir2和Foxo1的相互作用。HepG2细胞与抗Foxo1抗体共免疫沉淀(IP)。输入通道占用于结合分析的全细胞提取物总体积的5%。WB,Western blotting。(B)Sir2和Foxo1之间的关联体外将转染HA-Sir2的HEK293T细胞的细胞提取物与GST或各种GST-Foxo1缺失突变体孵育。(C类D类)Sir2脱乙酰基Foxo1体外.乙酰化GST-Foxo1(FHD)(C类)或(C1)(D类)蛋白质与免疫沉淀Sir2孵育。如图所示添加NAD(50μM)、NIA(5 mM)和/或曲古抑菌素A(TSA,1μM),并通过Western blotting分析反应(上部)和Ponceau-S染色(下部). (E类)Sir2脱乙酰基Foxo1体内HEK293T细胞的细胞提取物用FLAG-Foxo1、HA-CBP、HA-Sir2 WT或HA-Sir2 H355A转染,如所示,并通过免疫沉淀和蛋白质印迹进行分析。

Sir2通过其脱乙酰酶活性上调FOXO靶向基因表达。为了测试Sir2是否改变Foxo1的特性,在转染Sir2和/或CBP表达质粒的FK-1细胞中评估转录活性。虽然通过果蝇属Sir2已在中显示体外转录系统(35)有趣的是,Sir2的表达对FK-1细胞中Foxo1介导的转录有轻微激活作用(图4A类,车道5和6)。此外,与单独的CBP相比,CBP和Sir2与Foxo1的共同表达使报告人的活动增强了2倍(第7和第8车道)。鉴于CBP的过度表达增加了乙酰化Foxo1的水平(图。(图1C类1C类和3E类),E类)可以得出这样的假设:Sir2可能会逐渐去乙酰化Foxo1,因此它上调Foxo2的转录活性。为了更好地理解Foxo1介导的转录中Sir2依赖性脱乙酰化的后果,我们建立了稳定的HEK293细胞克隆(称为GM-1细胞),其中包含具有GAL4识别位点的染色体整合荧光素酶报告质粒(5×UAS-MLP-luc),并进行了GAL4哺乳动物单杂交分析。如所示图4BGAL4-Foxo1刺激染色体GAL4-荧光素酶报告子,Sir2-WT的共表达显著增强了报告子活性(第5和第6通道)。重要的是,Sir2 H355A在Foxo1介导的转录的协同作用中完全受损(通道7)。这些结果表明,Sir2通过其脱乙酰酶活性对Foxo1依赖性反式激活起积极的辅因子作用。

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Sir2共同激活Foxo1介导的转录。(A类)Sir2和CBP在染色质环境中促进Foxo1转录。如图所示,用空载体或Foxo1 WT转染FK-1细胞,同时转染或不转染Sir2和/或CBP,并测量荧光素酶活性。(B)Sir2通过其脱乙酰酶活性增强GAL4-Foxo1介导的转录。如图所示,将GM-1细胞与GAL4-Foxo1以及Sir2-WT或H355A共同转染。(C类)招募Foxo1、CBP和Sir2加入锰超氧化物歧化酶第27页基普1发起人。用HEK293细胞中的指示抗体进行染色质免疫沉淀分析。免疫沉淀(IP)DNA用特异性引物集进行PCR分析。(D类)NIA降低Foxo1介导的基因表达。用NIA(0、5和10 mM)在无血清条件下处理HEK293细胞24小时。(E类)Sir2的过度表达影响Foxo1介导的基因表达。将稳定转染Sir2 WT或Sir2 H355A的HEK293细胞与10%FBS或胰岛素(100 nM)混合培养18 h。

验证Sir2对FOXO靶基因表达(包括MnSOD)的直接影响(18)和第27页基普1(16),我们对HEK293细胞进行染色质免疫沉淀分析。内源性Foxo1、CBP和Sir2被招募到锰超氧化物歧化酶第27页基普1启动子,但不在β-actin编码区(图4C类). 接下来,研究MnSOD和p27的表达基普1蛋白质由Sir2的脱乙酰酶活性调节,在血清饥饿条件下用NIA处理HEK293细胞。如所示图4D类MnSOD和p27的表达水平基普1在NIA处理的细胞中以剂量依赖性的方式减少。为了进一步研究Sir2酶活性的影响,我们将Sir2-WT或H355A稳定转染到HEK293细胞中,并评估FOXO靶基因的表达模式。与模拟转化子相比,表达Sir2 WT的HEK293细胞增加了MnSOD和p27的数量基普1通过剥夺血清和添加胰岛素(通过核排斥使Foxo1反式激活功能失活),可以消除这些表达(图4E类,1-6车道)。另一方面,表达Sir2 H355A的细胞破坏了这些蛋白量的诱导,并伴有血清剥夺(7–9通道)。总之,这些结果表明Sir2的脱乙酰酶活性实际上介导了哺乳动物细胞中Foxo1介导的转录。

讨论

在这里,我们试图阐明哺乳动物细胞中Foxo1和Sir2如何通信的机制。我们发现Foxo1被CBP乙酰化,这种乙酰化被Sir2抵消。此外,我们证明Sir2以脱乙酰酶活性依赖的方式协同激活Foxo1的转录功能。根据这些结果,推测模型是()Foxo1–CBP复合物的形成导致组蛋白乙酰化,并将含有RNA聚合酶II的起始前复合物招募到目标启动子,但(ii(ii))诱导的转录可以通过随后的Foxo1乙酰化被CBP减弱,之后()Sir2可以通过脱乙酰酶活性恢复Foxo1的功能,从而Foxo1介导的转录可以进一步维持。这一模型将得到以下开创性发现的支持:果蝇属Sir2与许多常染色的组成活性基因相关(36)Sir2-null小鼠没有提供基因沉默失败的证据(37,38). 或者,最近的报告表明组蛋白脱乙酰酶的脱乙酰酶活性是信号转导和转录激活依赖性基因表达所必需的(3941). 这些发现使我们推测脱乙酰酶可能普遍参与反式激活机制。

我们目前的研究结果在分子水平上提供了长寿的两个遗传决定因素FOXO和Sir2之间的直接和功能相关性。到目前为止,对Sir2依赖寿命的合理解释秀丽线虫是Sir2介导的胰岛素分泌途径成分基因沉默;也就是说,Sir2抑制FOXO/DAF-16上游基因的表达,进而减弱胰岛素信号并相反刺激FOXO_DAF-16活性(24). 然而,在这项研究中,我们提出了一种分子机制,即CBP(乙酰化)和Sir2(去乙酰化)相反的酶活性调节Foxo1的转录能力,并提出Sir2介导的FOXO/DAF-16共激活可能解释其对寿命的影响秀丽线虫.

氯丁橡胶促进了广泛生物的寿命。虽然已经证明酵母中需要NAD和Sir2(25)CR延长寿命的分子机制在很大程度上是唯一的(42). 最近,林. (43)证明CR降低NADH水平,并且NADH是Sir2的竞争性抑制剂。鉴于CR降低血胰岛素水平,我们的研究结果提供了一个模型,表明细胞间(胰岛素水平)和细胞内(NAD/NADH比值)能量状态的两个主要指标通过多重修饰分别收敛于FOXO转录调控:磷酸化和乙酰化。CR可能通过下调胰岛素分泌途径和上调Sir2的脱乙酰酶活性来有效增强FOXO活性,从而使多种生物体长寿。

如前所述(4446),Sir2还去乙酰化p53并下调其对损伤反应靶基因(包括促凋亡因子BAX)的反式激活功能。有趣的是,当这篇文章正在审查时,Motta. (47)和布鲁内特. (48)发现SIRT1(人类Sir2同源基因)抑制FOXO的促凋亡靶基因,如BIM和FAS配体。这些研究表明,Sir2可以通过抑制p53和FOXO依赖性凋亡,协同抵抗应激诱导的细胞死亡。然而,在本研究中,我们证明Sir2可增强抗氧化基因MnSOD的FOXO依赖性表达。这一发现表明,Sir2和FOXO介导的活性氧解毒能力增强可以减缓氧化损伤并促进耐力。虽然还需要进一步研究来阐明Sir2对FOXO活性产生相反作用的机制,但我们的研究结果和最近的报告表明,Sir2可能调节FOXO的双重功能,即细胞死亡和存活,从而延长寿命。

致谢

我们感谢Fukamizu实验室成员的有益讨论。这项工作得到了21世纪卓越中心计划的支持;科研拨款(A);日本教育、科学、体育和技术部优先领域科学研究拨款;“未来研究”项目(日本科学促进会,赠款RFTF 97L00804);心血管疾病研究拨款(11C-1);卫生、劳工和福利部老龄化与健康综合研究;TAKEDA科学基金会;和细胞科学研究基金会。

笔记

这篇论文是直接提交给PNAS办公室的(第二轨道)。

缩写:先生,沉默的信息监管者;CR,热量限制;CBP、cAMP反应元件结合蛋白结合蛋白;HA、血凝素;锰超氧化物歧化酶;组蛋白乙酰转移酶;NIA,烟酰胺。

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文章来自美国国家科学院院刊由以下人员提供美国国家科学院