Nucleic Acids Res | 同济大学毛志勇组揭示去乙酰化酶SIRT6促进DNA损伤修复新机制

景杰学术 | 报道

DNA损伤可能会引起突变甚至癌症的发生，因此，DNA损伤修复是维持基因组完整性和稳定性所必需的机制。核苷酸切除修复（NER）途径是DNA损伤修复的机制之一，它负责清除由紫外线照射或化学药品（如顺铂）引起的大量DNA加合物。

SIRT6是NAD+依赖性组蛋白/蛋白质去乙酰化酶家族的成员，具有去乙酰化酶和ADP-核糖基转移酶的活性。SIRT6可以通过不同方式促进DNA修复来维持基因组的完整性，比如通过促进DNA双链断裂修复稳定基因组，从而起到抑制肿瘤的作用。但是，SIRT6是否参与NER，以及其潜在的相关调控机制仍是未知的。

近日，同济大学生命科学与技术学院毛志勇教授团队在Nucleic Acids Research（IF=11.501）杂志上发表了去乙酰化酶SIRT6促进UV诱导的DNA损伤修复的研究，首次系统地阐述了SIRT6在NER通路中的功能。研究人员通过结合LC-MS/MS和免疫共沉淀等实验方法，揭示了SIRT6 可以利用自身去乙酰化酶活性把NER通路中识别损伤的DDB2蛋白去乙酰化，并促进该蛋白泛素化，进而使其从染色质上分离，促进NER通路的信号传导。本研究中蛋白的乙酰化修饰位点鉴定由景杰生物提供技术支持。

研究速读

1. SIRT6促进UV诱导的DNA损伤修复

研究人员首先通过UV损伤质粒再活化的实验方法检测NER效率，结果表明，与SIRT6存在或缺失相关的NER效率变化是由DSB修复能力改变引起的。接着，研究人员检测了与SIRT6存在或缺失相关的UV照射下细胞的变化，结果显示SIRT6过表达显着抑制了UV诱导的细胞凋亡。此外，通过激光微辐照实验证实SIRT6可在DNA损伤位点发挥其NER功能。以上实验强有力地表明，SIRT6参与调控NER途径，通过促进NER和防止UV诱导的细胞凋亡来维持基因组完整性和稳定性。

图1 SIRT6通过抑制UV诱导的细胞凋亡来促进细胞存活

2. SIRT6依赖于其酶活性修复UV诱导的DNA损伤

为探究SIRT6对NER的调控是否取决于其酶活性，研究人员用烟酰胺对细胞进行预处理，烟酰胺是SIRT6催化反应的产物，能够通过与NAD+竞争和SIRTuin蛋白结合抑制SIRT6酶活性，然后分析NER效率。结果显示在烟酰胺存在时，过表达SIRT6对NER的促进作用被消除，这表明SIRT6对NER的调控取决于其酶活。此外，SIRT6突变实验表明，SIRT6具有的核糖基转移酶活性和去乙酰化酶活性是促进UV引起的DNA损伤修复的必需条件。

图2 SIRT6突变致失活会损害SIRT6促进NER的能力

3. SIRT6通过靶向GG-NER途径中的损伤识别蛋白DDB2参与NER通路

研究在进一步证明SIRT6参与全基因组修复（GG-NER）途径后，通过co-IP实验发现SIRT6可与DDB2相互作用。随后，研究人员探究了SIRT6促进NER的调控机制。研究表明，在UV照射下，SIRT6和DDB2之间的相互作用增强。通过质谱及进一步实验证实，SIRT6通过去乙酰化DDB2上的K35和K77两个赖氨位点，下调其乙酰化水平，从而促进DDB2泛素化并从染色质中解离，最终促进后续的NER信号级联并完成UV引起的损伤修复。

图3 SIRT6通过去乙酰化DDB2参与GG-NER的模型图

4. 黑色素瘤患者源性SIRT6突变导致NER效率降低

最后，为了确定黑色素瘤患者中自然突变的SIRT6是否会致使NER通路失活从而促进肿瘤发生，研究人员分析了黑素瘤患者源性SIRT6突变。结果显示，由于SIRT6突变导致的酶活性部分丧失（P27S，H50Y）、无义突变（R150*）或高转换率（G134W），会影响SIRT6对NER的调控作用，并使基因组失稳，从而促进黑素瘤的发生。

图4 黑素瘤中SIRT6突变破坏UV诱导的DNA损伤修复

总结

研究人员发现SIRT6可促进UV诱导的DNA损伤修复，通过进一步系列实验阐明SIRT6通过GG-NER靶向DDB2促进DNA修复。同时，本研究也揭示了SIRT6是黑素瘤形成过程中一个重要的肿瘤抑制因子，激活 SIRT6 可能有助于稳定基因组，从而防止UV诱导的黑色素瘤形成。本研究成果进一步拓展了我们对肿瘤领域SIRT6调控DNA修复的理解，首次证明SIRT6是NER的正向调控因子。

本研究中蛋白的乙酰化修饰位点鉴定由景杰生物提供技术支持。

乙酰化修饰（Acetylation）是最常见的酰化修饰类型，参与了所有主要的生物学过程，如基因转录、细胞周期、DNA损伤修复、细胞信号转导等，并且可通过多种机制影响蛋白质功能，涉及癌症、神经性疾病、代谢疾病等多种人类疾病。

作为全球蛋白质组及蛋白质修饰组领域的领跑者，景杰生物可以为您提供高深度蛋白质组学及修饰组学的“一体化”解决方案，并能为您提供并开发高特异性、高灵敏度蛋白质修饰类抗体，助力您的研究工作。

参考文献：

1. Anke G, Huanyin T, Jin H, et al. The deacetylase SIRT6 promotes the repair of UV-induced DNA damage by targeting DDB2. Nuclc Acids Research.