SIRT1的調(diào)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(xué)第二附屬醫(yī)院傳染科，西安 710038）

SIRT1屬于沉默信息調(diào)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(gòu)成。去乙?；讣易骞灿?個(gè)成員，其中SIRT1是一個(gè)高度保守的Sir2同源物，主要是由一個(gè)N-末端、一個(gè)高度保守的催化核心結(jié)構(gòu)域和一個(gè)C-末端組成。通過組蛋白、轉(zhuǎn)錄因子和轉(zhuǎn)錄共刺激因子去乙?；?，SIRT1可以直接和NAD染色質(zhì)結(jié)構(gòu)相互作用［1］，進(jìn)而參與代謝、衰老、腫瘤發(fā)生發(fā)展。SIRT1可通過抑制細(xì)胞凋亡，調(diào)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(gè)方面延緩細(xì)胞的衰老［2］。本文主要對(duì)SIRT1的調(diào)控及其在感染性疾病中的作用機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 調(diào)控SIRT1的蛋白

SIRT1的表達(dá)和活性受到多種蛋白的調(diào)控，有文章從SIRT1的轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后水平、SIRT1核-漿穿梭變化以及翻譯后水平對(duì)其表達(dá)和活性的調(diào)控進(jìn)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(fù) 調(diào) 節(jié)SIRT1轉(zhuǎn)錄，而FOXO和E2F1正性調(diào)節(jié)SIRT1轉(zhuǎn)錄，且SIRT1對(duì)這四種蛋白有反饋?zhàn)饔?。P53基因是一種與細(xì)胞凋亡、癌變、衰老和基因修復(fù)相關(guān)的重要基因，高表達(dá)P53基因會(huì)促進(jìn)細(xì)胞衰老。SIRT1的啟動(dòng)子上存在兩個(gè)P53的結(jié)合位點(diǎn)，當(dāng)有P53蛋白結(jié)合時(shí)，阻 礙了SIRT1的 轉(zhuǎn)錄。FOXO3a與P53結(jié) 合將P53從SIRT1的啟動(dòng)子上分離，激活SIRT1的轉(zhuǎn)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(jìn)而減少凋亡并延長(zhǎng)細(xì)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(jié)構(gòu)域與SIRT1及C末端結(jié)合蛋白（C terminal binding protein，CtBP）三者共同形成抑制復(fù)合物，并結(jié)合于SIRT1的啟動(dòng)子上抑制SIRT1的表達(dá)；同時(shí)，SIRT1能去乙?；疕ICI的314位賴氨酸，并抑制HICI復(fù)合物的功能，通過此負(fù)反饋環(huán)調(diào)控自身的表達(dá)［6］。E2F1是重要的細(xì)胞周期和細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié)器，能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。E2F1在轉(zhuǎn)錄水平誘導(dǎo)SIRT1的表達(dá)，同時(shí)作為SIRT1的底物，E2F1與DNA結(jié)合的能力及其轉(zhuǎn)錄活性受SIRT1去乙酰化作用的影響。SIRT1與E2F1的結(jié)合抑制了E2F1的活性，形成一個(gè)調(diào)控自身轉(zhuǎn)錄的負(fù)反饋調(diào)控環(huán)［7］。在轉(zhuǎn)錄后水平，同樣存在著多條調(diào)節(jié)途徑可以對(duì)SIRT1 mRNA的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。其中一個(gè)重要的機(jī)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(jié)合在SIRT1 mRNA的3′非翻譯區(qū)上增強(qiáng)mRNA的穩(wěn)定性，在HuR基因低表達(dá)的情況下，SIRT1 mRNA的半衰期為1.2 h，而當(dāng)HuR存在時(shí)，其半衰期可長(zhǎng)達(dá)8 h以上［8］。對(duì)SIRT1翻譯后活性影響較大的有正向調(diào)節(jié)器SRT、AROS（active regulator of SIRT1）及SUMO-1（small ubiquitin-related modifier），它們?cè)鰪?qiáng)SIRT1對(duì)P53基因的去乙?；魅鮌53基因的作用效果，進(jìn)而減少凋亡。而反向調(diào)節(jié)器DBC1（deleted in breast cancer 1）、Tenovins（小分子抑制劑）和HIV反式轉(zhuǎn)錄激活因子Tat（transactivator of transcription）能削弱SIRT1對(duì)P53基因的去乙酰化作用。此外，DBC1還抑制SIRT1對(duì)FOXO3a的去乙?；饔?，從而促進(jìn)凋亡［9］。

2 SIRT1與miRNA

許多miRNA能調(diào)節(jié)SIRT1的表達(dá)和活性［10］，其中研究最多的是miR-34a。miR-34a通過結(jié)合在SIRT1 mRNA的3′UTR上發(fā)揮負(fù)性作用［11］，在腫瘤細(xì)胞中，mi-34a抑制SIRT1的表達(dá)，增加P53基因的去乙?；饔?，進(jìn)而調(diào)節(jié)細(xì)胞周期和凋亡，參與胰腺癌、結(jié)腸直腸癌、前列腺癌、神經(jīng)膠質(zhì)瘤、肝癌的進(jìn)展。而在正常細(xì)胞，mi-34a抑制SIRT1的表達(dá)，調(diào)節(jié)神經(jīng)細(xì)胞的分化、肝臟代謝、內(nèi)皮細(xì)胞衰老。在年輕的內(nèi)皮細(xì)胞，過表達(dá)miR-217抑制SIRT1的表達(dá)，相反，在年老的內(nèi)皮細(xì)胞，抑制miR-217能使SIRT1的表達(dá)升高，調(diào)節(jié)內(nèi)皮衰老［12］。miR-195和miR-199a通過SIRT1調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞的代謝［13-14］，自由的脂肪酸棕櫚酸酯能上調(diào)miR-195，抑制SIRT1，促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡［13］；缺氧或心肌缺血，使miR-199a降低，SIRT1上調(diào)，SIRT1進(jìn)而下調(diào)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(xì)胞和脂肪細(xì)胞中通過SIRT1調(diào)節(jié)糖代謝［15-16］，此外，miR-181a能結(jié)合SIRT1的3′非翻譯區(qū)，抑制SIRT1蛋白水平和活性，下調(diào)miR-181a可以上調(diào)SIRT1，促進(jìn)肝細(xì)胞的胰島素敏感性［17］。而miR-22、miR-29c、miR-200a和miR-499通過SIRT1調(diào)節(jié)纖維母細(xì)胞、肝細(xì)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(diào)節(jié)許多轉(zhuǎn)錄因子，因此可通過活化miRNA的轉(zhuǎn)錄因子來調(diào)節(jié)miRNA的表達(dá)。正常情況下，SIRT1抑制miR-134轉(zhuǎn)錄；SIRT1的活性減少導(dǎo)致miR-134上調(diào)，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(zhuǎn)錄因子AP-1調(diào)節(jié)HBV轉(zhuǎn)錄和復(fù)制，抑制SIRT1能抑制HBV DNA復(fù)制中間體和mRNA［20-21］。體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)表明，煙酰胺作為SIRT1的抑制劑，具有較強(qiáng)的抗HBV活性［22］。另有研究證明，SIRT1被招募到HBV共價(jià)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(dǎo)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(dòng)劑，可促進(jìn)HBV轉(zhuǎn)錄和復(fù)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(fù)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(duì)于HIV復(fù)制及轉(zhuǎn)錄是至關(guān)重要的。SIRT1可直接作用于Tat，對(duì)Tat的K50進(jìn)行去乙?；?，使Tat恢復(fù)成為非乙酰化狀態(tài)，并重新結(jié)合反式轉(zhuǎn)錄激活應(yīng)答元件（transacti?vation responsive element，TAR）RNA及正轉(zhuǎn)錄延伸因子復(fù)合物b（positive-transcription elongation factor complex b，PTEFb），SIRT1對(duì)于Tat維持乙?；c去乙?；瘍煞N狀態(tài)的平衡以及實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄激活中的循環(huán)利用具有重要意義，SIRT1是Tat轉(zhuǎn)錄激活的協(xié)同物質(zhì)［25］。另有研究認(rèn)為HIV-1 Tat蛋白可結(jié)合SIRT1的去乙?；呋?，并抑制SIRT1介導(dǎo)的NF-κB復(fù)合物中p65亞基的310位賴氨酸（K310）位點(diǎn)去乙?；?，導(dǎo)致NF-κB長(zhǎng)期處于活化狀態(tài)，引起T細(xì)胞活化，促進(jìn)HIV基因的轉(zhuǎn)錄［26］。慢性HIV感染的患者，星形膠質(zhì)細(xì)胞的活化與加速衰老相關(guān)，有研究評(píng)估了轉(zhuǎn)基因大鼠中HIV-Tat在誘導(dǎo)原代星形膠質(zhì)細(xì)胞和星形細(xì)胞瘤細(xì)胞株A172中miRNA-34a和138的作用，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄后抑制SIRT1，同時(shí)上調(diào)NF-κB驅(qū)動(dòng)的膠質(zhì)纖維酸性蛋白的表達(dá)，導(dǎo)致衰老［27］。

而在丙型肝炎病毒（hepatitis C virus，HCV）中，有研究報(bào)道HCV core蛋白通過下調(diào)SIRT1-AMPK信號(hào)通路導(dǎo)致肝代謝紊亂［28］，增加SIRT1能改善肝細(xì)胞的脂代謝，抑制HCV復(fù)制［29］。也研究報(bào)道HCV core蛋白能抑制HepG2細(xì)胞凋亡，同時(shí)誘導(dǎo)SIRT1 mRNA和蛋白水平升高，而敲除SIRT1能逆轉(zhuǎn)抑制凋亡的作用［30］。而我們的實(shí)驗(yàn)證明HCV慢性感染者外周血CD4+T細(xì)胞miR-181a水平下調(diào)，抗衰老蛋白SIRT1上調(diào)，過表達(dá)miR-181a能下調(diào)SIRT1的表達(dá)水平。我們推測(cè)HCV能通過抑制miR-181a而上調(diào)SIRT1表達(dá)，抵抗細(xì)胞衰老，但是細(xì)胞功能下降，使HCV不能有效清除，導(dǎo)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(xì)胞凋亡，但在感染后期可促進(jìn)細(xì)胞凋亡。這可能與應(yīng)激傳感器AMPK和SIRT1參與神經(jīng)元存活和神經(jīng)保護(hù)有關(guān)。HSV-1以激活A(yù)MPK/SIRT1軸為策略，通過抑制細(xì)胞凋亡和恢復(fù)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(fù)。乙?；疨53的水平在感染后的第1個(gè)小時(shí)內(nèi)升高，但隨著SIRT1的激活而減少。乙?；疨53在感染后18 h再次達(dá)到峰值，提示細(xì)胞凋亡的激活。這些結(jié)果提示HSV-1在感染過程中不同地調(diào)節(jié)AMPK/SIRT1軸，干擾促凋亡信號(hào)通路，調(diào)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(dá)。AMPK/SIRT1軸的激活物在降低神經(jīng)元產(chǎn)生HSV-1感染風(fēng)險(xiǎn)以及與重新激活相關(guān)細(xì)胞損傷方面有潛在的作用［33］。

卡波西肉瘤相關(guān)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(huì)導(dǎo)致病毒裂解復(fù)制，從而促進(jìn)免疫缺陷患者發(fā)生與KSHV相關(guān)的惡性腫瘤。研究發(fā)現(xiàn)SIRT1能與RTA啟動(dòng)子結(jié)合，抑制RTA的反活化功能，阻止其下游基因的表達(dá)。SIRT1的下調(diào)增加KSHV裂解基因的表達(dá)。SIRTs抑制劑可以從潛伏期重新激活KSHV。SIRT1能抑制病毒裂解復(fù)制的不同階段來調(diào)節(jié)KSHV潛伏期，并將細(xì)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(xì)胞中表達(dá)上調(diào)［35］。在KSHV誘導(dǎo)的細(xì)胞轉(zhuǎn)化模型中，通過shRNAs或CRISPR/Cas9基因編輯敲除SIRT1，誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯和接觸抑制，顯著抑制了KSHV轉(zhuǎn)化細(xì)胞的增殖和集落形成。用SIRT1抑制劑煙酰胺（NAM）處理KSHV轉(zhuǎn)化細(xì)胞與敲除SIRT1具有相同的效果。在KSHV誘導(dǎo)的腫瘤模型中，NAM顯著抑制了腫瘤的發(fā)展，延長(zhǎng)了小鼠的生存期。結(jié)果表明，在KSHV誘導(dǎo)的腫瘤發(fā)生過程中，抑制SIRT1是一個(gè)潛在的治療靶點(diǎn)。

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

4 小結(jié)

綜上所述，SIRT1主要依賴其去乙酰作用調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄、染色體穩(wěn)定性和靶蛋白活性，進(jìn)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(diào)節(jié)，其免疫調(diào)節(jié)功能主要通過P53、NF-κB通路實(shí)現(xiàn)，對(duì)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(duì)SIRT1免疫調(diào)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(guān)性疾病新的治療方向。