|
人体内重要的能量物质尼克酰胺腺苷二磷酸NAD，是DNA修复蛋白PARP1的底物，也是长寿基因SIRT1的激活剂，发挥多种多样的生理功能。在衰老过程中，NAD的含量下降，导致DNA损伤修复能力降低，容易发生癌症、老年痴呆等多种老年病。3月24日出版的著名刊物“科学”报道：哈佛大学的科学家发现了NAD直接调节蛋白与PARP-1相互作用的奥秘。 该研究结果是著名的哈佛大学医学院教授DavidA Sinclair团队发布的（Li J, et al. A conserved NAD+ binding pocket that regulates protein-protein interactions during aging. Science, 2017; 355: 1312-1317），该文章的第一作者是中国学者李军（Jun Li, 英译）。Sinclair教授是全球著名的研究组蛋白去乙酰化酶SIRT1调节机制及其相关药物的专家，也是澳大利亚新南威尔士大学的药理学教授。该研究团队于2003年首次证实白藜芦醇（resveratrol）是长寿基因SIRT1的激活剂，这是红葡萄酒中含量较高的活性成分。后来，他们的研究团队合成了激活SIRT1活性比白藜芦醇高1000倍的系列新化合物，成立了公司Sirtris，2008年公司被葛兰素史克（GSK）收购，因新化合物临床试验失败，Sirtris于2013年关闭。 该研究最初提出的问题是：NAD能否直接调节蛋白的相互作用？他们找到了一种称为DBC1的蛋白（deleted in breast cancer 1, DBC1），该蛋白能抑制SIRT1的活性。通过免疫沉淀证实该蛋白能与DNA修复关键蛋白PARP1相互作用，不过，PARP1抑制剂不影响该蛋白复合体的相互作用，但能被NAD所抑制（见下图B）。另外，该作用对DBC1与SIRT1作用没有影响。 深入分析与NAD相关的化合物，证实该作用是NAD特异的。进一步分析DBC1的结构可以发现与NAD结合的结构域NHD起重要的作用。 通过蛋白定点突变技术，发现DBC1上的K353、P366、Q391位点对DBC1/PARP1的结合至关重要。 DBC1与PARP1结合的生理意义是什么？通过RNA干扰实验发现：该结合作用是抑制PARP1的激活和DNA修复。使用强氧化剂百草枯（paraquat）处理细胞，可以观察到DNA损伤反应蛋白(γ-H2AX)的磷酸化明显降低，增加了细胞成活率。注意这是细胞水平的实验，仅是说明结合的功能。 通过对6个月的年轻小鼠和老年小鼠（22个月）的比较，发现老年小鼠的NAD含量明显降低，DBC1与PARP1的结合明显增多。 NAD是一种不稳定的化合物，而NAD 的前体NMN就很稳定。使用NMN处理老年小鼠，可以观察到DBC1与PARP1的结合明显降低（见下图），小鼠的白细胞计数也明显升高。该实验也说明NAD的作用是改善DNA修复功能。
该研究的意义是首次发现NAD对DNA修复蛋白的直接作用，解释了为什么衰老导致DNA修复能力降低的原因。从抗衰老角度，研究结果也解释了老年人通过补充NMN可以改善健康水平，降低癌症发生的机制。 |
|
|
