近日,美国国家科学院院刊(PNAS)上发表了一篇关于sirtuin6调节果蝇寿命的论文,文中指出,通过补充NMN等NAD+前体物质,可以提升果蝇体内NAD+水平,激活sirtuins活性,从而延长果蝇的寿命。
Sirtuins使用与衰老相关的重要分子NAD+作为燃料的酶-在长寿中起着关键作用。这些与长寿相关的蛋白质可以维持细胞健康,已知参与了DNA修复和稳定性。然而,目前尚不清楚Sirtuins在多大程度上有助于延长物种的寿命。
希望数据显示,sirtuin6分别将雄性和雌性小鼠的中位寿命延长27%和15%后,一项新的研究表明,七种Sirtuins基因之一sirtuin6也增加了果蝇的寿命,这表明sirtuin6在调节动物王国中几个物种的寿命是保守的。布朗大学的研究人员进行了这项新的研究,以进一步阐明它们在调节各种生物体延长寿命方面的作用。
了解sirtuins如何控制与年龄相关的新陈代谢变化将有助于科学家开辟预防与年龄相关有害疾病发展和进展的新途径。鉴于sirtuins的丰度随着年龄的增长而自然下降,研究人员一直在寻找补充这些化合物的方法来保护生命。
在这项研究中,Taylor 及其同事在雄性和雌性果蝇中手动过度表达了一种 sirtuin 基因——sirtuin6。这样做后,布朗研究人员发现,提高sirtuins水平会使雄性果蝇的寿命延长 33%,而雌性果蝇的寿命延长 38%。此外,研究人员发现,sirtuin6过表达通过增强对氧化应激的抵抗力来提高存活率,氧化应激是生物衰老的一个关键因素。这些初步发现表明,sirtuins通过阻断氧化应激诱导的细胞损伤来延长寿命。更重要的是,这些结果证实了之前的人类研究,其中sirtuin6通过改善 DNA 修复机制来促进人类生存。
果蝇sirtuin6是一种染色质相关蛋白,具有 NAD +依赖性组蛋白脱乙酰酶活性。( A ) da-GAL4 > dSirt6-GFP免疫荧光(绿色)在活体中,整装幼虫唾液腺。(比例尺,50 μM。)(B )从da-GAL4 > w 1118(顶部;“对照”)和da-GAL4 > UAS-dSirt6-GFP(底部;“Sirt6-GFP”)的唾液腺制备多线染色体三龄幼虫。由于 GFP 荧光被聚乙烯制剂淬灭,dSirt6-GFP 通过用针对 GFP 的荧光抗体(绿色)染色来显现。同时A和B,DNA 被 Hoechst 染料标记并显示为蓝色。图像以 20 倍放大倍率拍摄。( C ) 在存在或不存在 NAD +的情况下,用人sirtuin6和 dSirt6 进行 H3K9ac 体外脱乙酰化试验。量化去乙酰化 H3K9 肽的形成速率;n = 3 个独立重复。灰色条,没有 NAD +;蓝色条,带有 NAD +。误差线代表 SEM。( D ) 来自对照 ( tub-GAL4 > w 1118 ) 和 dSirt6 OE ( tub-GAL4 > UAS-dSirt6 )的 H3K9ac 的蛋白质印迹,从 10 天大的雌性果蝇中取出内脏腹部裂解物 (n = 每组 20 只苍蝇)。组蛋白 H3 和肌动蛋白用作上样对照。
为了进一步表达sirtuin6延长寿命的方式,Taylor及其同事分析了参与蛋白质合成和核糖体生成的基因蛋白质水平。研究表明,蛋白质合成和核糖体生成的减少与酵母、蠕虫、苍蝇甚至人类的寿命有关。结果表明,sirtuin6的表达减少了雄性和雌性果蝇的蛋白质合成和核糖体生成,证明了蛋白质合成和核糖体基因水平的降低。
有趣的是,其他研究人员通过使用雷帕霉素来抑制MTOR(一种已知的与营养感应和衰老相关的蛋白质)来减少果蝇的蛋白质合成。鉴于sirtuin6基因激活和雷帕霉素治疗通过阻断蛋白质合成来延长果蝇的寿命,这些方法可以单独或串联地探索。
简言之,研究结果证明,sirtuin6通过抗氧化应激和改变调节蛋白质合成的基因表达来延长苍蝇的寿命。值得注意的是,缺乏与sirtuin6人类寿命相关的现有研究,需要进一步研究,以评估sirtuin6对人类影响的可翻译性。
而目前能够激活Sirtuins活性的NAD+并不能直接进行补充,需要通过它的前体分子NMN、NR、NAM、NADH、NA等物质来进行提升,再关于NAD+的研究过程中,能够直接有效提升NAD+水平的分子是NMN。
NMN即β-烟酰胺单核苷酸,是生命体内天然存在的活性核苷单酸,再安全上进国临床试验,对身体无害。美国科学院对NAD+以及NMN的这一发现,让人类再探索衰老的路上再进一步。