酶如何帮助调节衰老

宾夕法尼亚州立大学研究小组的新研究揭示了一种有助于调节衰老和其他代谢过程的酶如何利用我们的遗传物质来修改细胞内的基因表达。由宾夕法尼亚州立大学研究人员领导的一个团队创建了一种与核小体结合的 sirtuin 酶的图像——一种紧密堆积的 DNA 和蛋白质复合物，称为组蛋白——展示了该酶如何导航核小体复合物以访问 DNA 和组蛋白，并阐明它如何在人类和其他动物中发挥作用。

Sirtuins 是一种存在于从细菌到人类的生物体中的酶，它在衰老、DNA 损伤检测和各种恶性肿瘤的肿瘤抑制中发挥着关键作用。由于其不同的角色，制药公司正在研究它们在生物医学应用中的潜力。一些 sirtuins 通过从组蛋白中去除化学标记来降低基因表达的潜力受到了很多关注。

“在我们的细胞中，DNA 并不像我们在教科书上看到的那样裸露;它缠绕在称为核小体的大型复合体中的称为组蛋白的蛋白质周围，”宾夕法尼亚州立大学分子生物学教授 Song Tan 说。的纸。“这种包装还可以提供打开或关闭基因的信号：在组蛋白包装材料中添加一个‘乙酰’化学标记会打开一个基因，同时去除乙酰标记会关闭该基因。Sirtuins 可以通过去除乙酰基来沉默基因活性来自包装到核小体中的组蛋白的标志。了解 sirtuins 如何与核小体相互作用以去除该标志可以为未来的药物发现工作提供信息。

以前的研究主要集中在 sirtuins 如何与孤立的组蛋白短片段相互作用，部分原因是这种组蛋白“尾”肽在实验室中更容易处理。根据 Tan 的说法，核小体比这些研究中使用的典型组蛋白肽大一百倍，因此使用起来要复杂得多。

宾夕法尼亚州立大学生物化学和分子生物学助理教授、该论文的作者 Jean-Paul Armache 说：“我们在其生理相关底物——整个核小体上看到了一种叫做 SIRT6 的 sirtuin 酶。” “而且我们发现 SIRT6 与核小体的多个部分相互作用，而不仅仅是要修饰乙酰基标记的组蛋白”

研究人员使用一种称为冷冻电子显微镜的强大成像技术以及宾夕法尼亚州立大学冷冻电子显微镜设施、国家癌症研究所和太平洋西北冷冻电子显微镜中心的仪器，确定了 SIRT6 如何将自身定位在核小体上以去除来自组蛋白 K9 位置的乙酰基称为 H3。随后进行的生化实验——与马萨诸塞大学陈医学院 Craig Peterson 的实验室合作——帮助证实了他们的结果。

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