SIRT7的稳定性与DNA损伤修复的机制研究

Sirtuins，mammalian analogs of Sir2 in yeast, which contain seven members. SIRT7 is uniquely positioned in nucleolus, and its physiological function is not clear. Growing evidence places SIRT7 at crossroads of chromatin modification,metabolic and tumor regulatory pathways. Thus, SIRT7 is a promising pharmacologic target. Indirect evidence suggests that SIRT7 may be involved in DNA damage repair. Our previous work found that: (1) SIRT7 occurs decrease in dose- and time-dependent manner in response to DNA damage state. (2)SIRT7 reduction is not from the decrease of transcription, but the protein degradation. (3)The proteasome inhibitor MG132 inhibits SIRT7 degradation caused by DNA damage. (4) Knock down SIRT7 with RNAi,histone H3K36me2 was decreased. These results further indicate that the stability of SIRT7 play a role in DNA damage repair. Based on preliminary work, we will further explore the molecular mechanisms of SIRT7 is involved in DNA damage repair. This work will provide new ideas for drug development targeting SIRT7 and a new way for clinical cancer therapy.

Sirtuins是哺乳动物中Sir2的类似物，共有7个成员。SIRT7 是该家族唯一定位于核仁的蛋白质，它的生理功能尚不明确。越来越多的发现把它置于染色质修饰，代谢和肿瘤调控通络的十字路口上。因此也是很有前景的药物靶点。间接证据提示SIRT7可能参与DNA损伤修复。我们前期工作发现：（1） SIRT7 在DNA损伤的刺激下会发生剂量和时间依赖性的减少（2）SIRT7减少不是转录水平下降，而是蛋白质发生降解。（3）蛋白酶体抑制剂MG132能抑制DNA损伤导致的SIRT7降解。（4） RNAi敲除SIRT7，发现组蛋白H3K36me2减少。这些结果进一步表明SIRT7的稳定性在DNA损伤修复中发挥作用。本课题将以前期工作基础，深入探讨SIRT7参与DNA损伤修复的分子机制。为以SIRT7为靶点的药物开发提供新思路，为临床肿瘤治疗提供新的途径。

SIRT7 是哺乳动物组蛋白去乙酰化酶Sirtuins家族成员，调节rDNA转录、细胞增殖、代谢和基因组稳定性等细胞过程，在肿瘤发生发展中发挥重要作用 。我们前期工作发现：（1） SIRT7 在DNA损伤的刺激下会发生剂量和时间依赖性的减少（2）SIRT7减少不是因为转录水平下降，而是发生了蛋白酶体降解。在这些前期实验结果的基础上，我们进一步深入研究了SIRT7在DNA损伤的情况下发生降解的分子机制和生理意义。.首先，我们探讨DNA损伤引起SIRT7降解的途径，发现19S蛋白酶体的一个亚基，Tat结合蛋白1（TBP1）介导了SIRT7泛素非依赖的蛋白酶体降解。DNA损伤引起TBP1的381位酪氨酸发生去磷酸化，去磷酸化的TBP1增强了与SIRT7的相互作用从而促进SIRT7发生降解。.其次，我们探讨了SIRT7降解的生理意义。我们发现5-FU导致的SIRT7降解增强结直肠癌细胞的放射线敏感性。SIRT7的降解会使放射线照射的肿瘤细胞不能发生DNA损伤修复而死亡。并且，SIRT7蛋白水平的降低与经过5-FU和放射线治疗的结直肠癌病人的预后呈现显著地相关性。这些结果提示SIRT7是与DNA损伤修复密切相关的，5-FU能够通过降解SIRT7继而增强肿瘤细胞对放射线的敏感性，导致肿瘤细胞的死亡。SIRT7的下调可以作为一个潜在的药物靶标在肿瘤病人的治疗中来增强放化疗的有效性。.此外，我们通过稳定同位素标记氨基酸法（SILAC）对SIRT7的底物进行系统鉴定。发现并定量了共计789个蛋白和1493个乙酰化位点，其中176个蛋白和262个乙酰化位点在SIRT7敲除后乙酰化程度明显升高（大于或者等于野生型的两倍）。我们通过免疫沉淀和蛋白质免疫印迹试验验证了这种方法的可靠性，应用体外去乙酰化的方法证实了其中一些蛋白是SIRT7的直接去乙酰化底物。大大扩展了SIRT7可能参与的生物学功能。受到国际同行给予很高评价。.最后，我们发现SIRT7的一个负向调控因子：去泛素化酶USP7，USP7通过去泛素化SIRT7调控SIRT7的去乙酰化酶活性。从而调控糖异生。我们的研究有望为糖代谢紊乱疾病的临床治疗提供理论基础。