SIRT1的調節(jié)及其在感染性疾病中的作用①

周 云 張沛欣（空軍軍醫(yī)大學第二附屬醫(yī)院傳染科，西安 710038）

SIRT1屬于沉默信息調節(jié)因子（silent informa?tion regulator 2，SIR2）家族，是NAD+依賴的脫乙?；?，它由組蛋白和非組蛋白構成。去乙酰化酶家族共有7個成員，其中SIRT1是一個高度保守的Sir2同源物，主要是由一個N-末端、一個高度保守的催化核心結構域和一個C-末端組成。通過組蛋白、轉錄因子和轉錄共刺激因子去乙?；?，SIRT1可以直接和NAD染色質結構相互作用［1］，進而參與代謝、衰老、腫瘤發(fā)生發(fā)展。SIRT1可通過抑制細胞凋亡，調控新陳代謝，維持氧化壓力下線粒體的正常功能以及抑制炎癥等多個方面延緩細胞的衰老［2］。本文主要對SIRT1的調控及其在感染性疾病中的作用機制進行綜述。

1 調控SIRT1的蛋白

SIRT1的表達和活性受到多種蛋白的調控，有文章從SIRT1的轉錄水平、轉錄后水平、SIRT1核-漿穿梭變化以及翻譯后水平對其表達和活性的調控進行了綜述［3］。其中腫瘤抑制因子P53和癌高甲基化-1（hypermethylated in cancer 1，HIC1）負 調 節(jié)SIRT1轉錄，而FOXO和E2F1正性調節(jié)SIRT1轉錄，且SIRT1對這四種蛋白有反饋作用。P53基因是一種與細胞凋亡、癌變、衰老和基因修復相關的重要基因，高表達P53基因會促進細胞衰老。SIRT1的啟動子上存在兩個P53的結合位點，當有P53蛋白結合時，阻 礙了SIRT1的 轉錄。FOXO3a與P53結 合將P53從SIRT1的啟動子上分離，激活SIRT1的轉錄。而SIRT1可使P53基因C端的382位賴氨酸去乙?；?，削弱P53基因的作用效果，進而減少凋亡并延長細胞壽命［4-5］。HICI通過其氨基末端的BTB/POZ（broad complex，tramtrack and bricàbrac/poxviruses and zinc finger）蛋白相互作用結構域與SIRT1及C末端結合蛋白（C terminal binding protein，CtBP）三者共同形成抑制復合物，并結合于SIRT1的啟動子上抑制SIRT1的表達；同時，SIRT1能去乙酰化HICI的314位賴氨酸，并抑制HICI復合物的功能，通過此負反饋環(huán)調控自身的表達［6］。E2F1是重要的細胞周期和細胞凋亡的調節(jié)器，能誘導細胞凋亡。E2F1在轉錄水平誘導SIRT1的表達，同時作為SIRT1的底物，E2F1與DNA結合的能力及其轉錄活性受SIRT1去乙?；饔玫挠绊?。SIRT1與E2F1的結合抑制了E2F1的活性，形成一個調控自身轉錄的負反饋調控環(huán)［7］。在轉錄后水平，同樣存在著多條調節(jié)途徑可以對SIRT1 mRNA的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。其中一個重要的機制就是SIRT1 mRNA與HuR之間的相互作用。HuR（Hu抗原R）是一種腫瘤抑制因子，它通過結合在SIRT1 mRNA的3′非翻譯區(qū)上增強mRNA的穩(wěn)定性，在HuR基因低表達的情況下，SIRT1 mRNA的半衰期為1.2 h，而當HuR存在時，其半衰期可長達8 h以上［8］。對SIRT1翻譯后活性影響較大的有正向調節(jié)器SRT、AROS（active regulator of SIRT1）及SUMO-1（small ubiquitin-related modifier），它們增強SIRT1對P53基因的去乙?；?，削弱P53基因的作用效果，進而減少凋亡。而反向調節(jié)器DBC1（deleted in breast cancer 1）、Tenovins（小分子抑制劑）和HIV反式轉錄激活因子Tat（transactivator of transcription）能削弱SIRT1對P53基因的去乙酰化作用。此外，DBC1還抑制SIRT1對FOXO3a的去乙?；饔茫瑥亩龠M凋亡［9］。

2 SIRT1與miRNA

許多miRNA能調節(jié)SIRT1的表達和活性［10］，其中研究最多的是miR-34a。miR-34a通過結合在SIRT1 mRNA的3′UTR上發(fā)揮負性作用［11］，在腫瘤細胞中，mi-34a抑制SIRT1的表達，增加P53基因的去乙酰化作用，進而調節(jié)細胞周期和凋亡，參與胰腺癌、結腸直腸癌、前列腺癌、神經(jīng)膠質瘤、肝癌的進展。而在正常細胞，mi-34a抑制SIRT1的表達，調節(jié)神經(jīng)細胞的分化、肝臟代謝、內皮細胞衰老。在年輕的內皮細胞，過表達miR-217抑制SIRT1的表達，相反，在年老的內皮細胞，抑制miR-217能使SIRT1的表達升高，調節(jié)內皮衰老［12］。miR-195和miR-199a通過SIRT1調節(jié)心肌細胞的代謝［13-14］，自由的脂肪酸棕櫚酸酯能上調miR-195，抑制SIRT1，促進心肌細胞凋亡［13］；缺氧或心肌缺血，使miR-199a降低，SIRT1上調，SIRT1進而下調脯氨酰羥化酶，穩(wěn)定缺氧通路［14］。miR-9和miR-132分別在胰腺β細胞和脂肪細胞中通過SIRT1調節(jié)糖代謝［15-16］，此外，miR-181a能結合SIRT1的3′非翻譯區(qū)，抑制SIRT1蛋白水平和活性，下調miR-181a可以上調SIRT1，促進肝細胞的胰島素敏感性［17］。而miR-22、miR-29c、miR-200a和miR-499通過SIRT1調節(jié)纖維母細胞、肝細胞癌、乳腺癌、胃癌等腫瘤的發(fā)生［10，18］。SIRT1通過去乙酰作用調節(jié)許多轉錄因子，因此可通過活化miRNA的轉錄因子來調節(jié)miRNA的表達。正常情況下，SIRT1抑制miR-134轉錄；SIRT1的活性減少導致miR-134上調，影響神經(jīng)突觸可塑性［19］。

3 SIRT1在感染性疾病中的作用

在乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）中，SIRT1通過轉錄因子AP-1調節(jié)HBV轉錄和復制，抑制SIRT1能抑制HBV DNA復制中間體和mRNA［20-21］。體內和體外實驗表明，煙酰胺作為SIRT1的抑制劑，具有較強的抗HBV活性［22］。另有研究證明，SIRT1被招募到HBV共價閉合環(huán)狀DNA（covalently closed circular DNA，cccDNA）中，與病毒反式激活子X蛋白（viral transactivator X protein，HBx）相互作用，導致更多的cccDNA、前基因組RNA和乙肝表面抗原的產(chǎn)生。白藜蘆醇作為SIRT1的激動劑，可促進HBV轉錄和復制；而SIRT1的抑制劑煙酰胺可以抑制HBV活 性［23］。另 有 研 究 揭 示，miR-141抑 制SIRT1 mRNA和自噬，減少HBV復制［24］。

在人類免疫缺陷性病毒1（human immunodefi?ciency virus 1，HIV-1）中，NF-κB和Tat對于HIV復制及轉錄是至關重要的。SIRT1可直接作用于Tat，對Tat的K50進行去乙?；筎at恢復成為非乙酰化狀態(tài)，并重新結合反式轉錄激活應答元件（transacti?vation responsive element，TAR）RNA及正轉錄延伸因子復合物b（positive-transcription elongation factor complex b，PTEFb），SIRT1對于Tat維持乙酰化與去乙?；瘍煞N狀態(tài)的平衡以及實現(xiàn)轉錄激活中的循環(huán)利用具有重要意義，SIRT1是Tat轉錄激活的協(xié)同物質［25］。另有研究認為HIV-1 Tat蛋白可結合SIRT1的去乙酰化催化域，并抑制SIRT1介導的NF-κB復合物中p65亞基的310位賴氨酸（K310）位點去乙酰化，導致NF-κB長期處于活化狀態(tài)，引起T細胞活化，促進HIV基因的轉錄［26］。慢性HIV感染的患者，星形膠質細胞的活化與加速衰老相關，有研究評估了轉基因大鼠中HIV-Tat在誘導原代星形膠質細胞和星形細胞瘤細胞株A172中miRNA-34a和138的作用，從而導致轉錄后抑制SIRT1，同時上調NF-κB驅動的膠質纖維酸性蛋白的表達，導致衰老［27］。

而在丙型肝炎病毒（hepatitis C virus，HCV）中，有研究報道HCV core蛋白通過下調SIRT1-AMPK信號通路導致肝代謝紊亂［28］，增加SIRT1能改善肝細胞的脂代謝，抑制HCV復制［29］。也研究報道HCV core蛋白能抑制HepG2細胞凋亡，同時誘導SIRT1 mRNA和蛋白水平升高，而敲除SIRT1能逆轉抑制凋亡的作用［30］。而我們的實驗證明HCV慢性感染者外周血CD4+T細胞miR-181a水平下調，抗衰老蛋白SIRT1上調，過表達miR-181a能下調SIRT1的表達水平。我們推測HCV能通過抑制miR-181a而上調SIRT1表達，抵抗細胞衰老，但是細胞功能下降，使HCV不能有效清除，導致HCV感染慢性化［31］。

單純皰疹病毒1型（herpes simplex virus type 1，HSV-1）在感染早期可抑制細胞凋亡，但在感染后期可促進細胞凋亡。這可能與應激傳感器AMPK和SIRT1參與神經(jīng)元存活和神經(jīng)保護有關。HSV-1以激活AMPK/SIRT1軸為策略，通過抑制細胞凋亡和恢復能量狀態(tài)來建立潛伏期。在感染早期，激活的AMPK（p-AMPK）水平下降，但隨后下降逐漸恢復。乙?；疨53的水平在感染后的第1個小時內升高，但隨著SIRT1的激活而減少。乙?；疨53在感染后18 h再次達到峰值，提示細胞凋亡的激活。這些結果提示HSV-1在感染過程中不同地調節(jié)AMPK/SIRT1軸，干擾促凋亡信號通路，調節(jié)線粒體生物活性［32］。研究還發(fā)現(xiàn)，AMPK/SIRT1軸的天然激活物，如白藜蘆醇和槲皮素，提高了受HSV-1感染的神經(jīng)元的生存能力，顯著降低了上清液中的病毒滴度和病毒基因的表達。AMPK/SIRT1軸的激活物在降低神經(jīng)元產(chǎn)生HSV-1感染風險以及與重新激活相關細胞損傷方面有潛在的作用［33］。

卡波西肉瘤相關皰疹病毒（Kaposi's sarcoma-as?sociated herpesvirus，KSHV）在具有免疫能力的宿主中引起持續(xù)性潛伏感染。KSHV潛伏期的中斷會導致病毒裂解復制，從而促進免疫缺陷患者發(fā)生與KSHV相關的惡性腫瘤。研究發(fā)現(xiàn)SIRT1能與RTA啟動子結合，抑制RTA的反活化功能，阻止其下游基因的表達。SIRT1的下調增加KSHV裂解基因的表達。SIRTs抑制劑可以從潛伏期重新激活KSHV。SIRT1能抑制病毒裂解復制的不同階段來調節(jié)KSHV潛伏期，并將細胞代謝狀態(tài)與KSHV生命周期聯(lián)系起來［34］。另有文章表明：SIRT1在多種KSHV感染細胞中表達上調［35］。在KSHV誘導的細胞轉化模型中，通過shRNAs或CRISPR/Cas9基因編輯敲除SIRT1，誘導細胞周期阻滯和接觸抑制，顯著抑制了KSHV轉化細胞的增殖和集落形成。用SIRT1抑制劑煙酰胺（NAM）處理KSHV轉化細胞與敲除SIRT1具有相同的效果。在KSHV誘導的腫瘤模型中，NAM顯著抑制了腫瘤的發(fā)展，延長了小鼠的生存期。結果表明，在KSHV誘導的腫瘤發(fā)生過程中，抑制SIRT1是一個潛在的治療靶點。

人類T細胞白血病病毒1型（human T-cell leu?kemia virus type 1，HTLV-1）相關疾病的治療效果很差，目前還沒有HTLV-1疫苗，前病毒負荷高是疾病發(fā)生的主要危險因素之一。HTLV-1編碼Tax癌蛋白，該蛋白能激活來自病毒的長末端重復序列（LTR）和各種類型的細胞啟動子。抵消Tax功能可能具有預防和治療作用。研究報道SIRT1能抑制Tax激活的轉錄活動。相反，當SIRT1被消耗時，Tax激活的LTR被激活。白藜蘆醇激活HTLV-1轉化T細胞中的SIRT1，可以有效抑制HTLV-1的前病毒轉錄和Tax表達，而抑制SIRT1則可以增強HTLV-1的mRNA表達。小分子SIRT1激活劑，如白藜蘆醇，可能被認為是新的預防和治療HTLV-1相關疾病的藥物［36］。

4 小結

綜上所述，SIRT1主要依賴其去乙酰作用調節(jié)基因轉錄、染色體穩(wěn)定性和靶蛋白活性，進而發(fā)揮抗炎、抗自由基、抗衰老等作用，參與代謝、衰老、腫瘤發(fā)生發(fā)展。SIRT1受到多種蛋白及miRNA的調節(jié)，其免疫調節(jié)功能主要通過P53、NF-κB通路實現(xiàn)，對多種免疫性疾病、腫瘤疾病及感染性疾病具有顯著影響。隨著對SIRT1免疫調節(jié)功能研究的不斷深入，其激活劑及抑制劑有望成為感染相關性疾病新的治療方向。