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SIRT5, sirtuin(silent mating type information regulation2 homolog)5是NAD+依赖性的Sirtuins家族成员之一。哺乳动物细胞中Sirtuins家族有7个成员:SIRT1-SIRT7。Sirtuins参与调控机体许多生理功能,包括应激反应、代谢、发育、衰老和肿瘤等。SIRT5敲除小鼠在正常饮食下无明显表型,无代谢异常,只在饥饿48小时后血氨水平增加。最近研究发现,SIRT5具备去琥珀酰化、去丙二酰化、去戊二酰化酶活,其去乙酰化活性微弱。这些新的翻译后修饰的发现提示机体新调控机制的存在。因此对SIRT5的功能及其调控方式的研究有利于拓展人们对该蛋白乃至该蛋白家族的理解,同时也能深入理解这些新型翻译后修饰对生命机体调节的意义所在。 质谱组学研究发现,在饥饿情况下,三羧酸循环(TCA)、脂肪酸氧化、酮体生成、氨基酸代谢等多条代谢通路中的蛋白琥珀酰化水平降低,且SIRT5敲除小鼠肝脏中许多线粒体蛋白的琥珀酰化水平增加。推测SIRT5可能通过对这些潜在底物蛋白的琥珀酰化等修饰的调控来调节它们活性或功能,而对这些潜在底物蛋白的研究将揭示SIRT5新的生理功能。 由于脂肪细胞的功能、分化与肥胖、代谢息息相关,因此脂肪组织是研究肥胖问题及整体代谢的一个重要出发点。在高脂饮食下的SIRT5基因敲除小鼠腹部脂肪明显减少,且脂生成相关的基因明显降低,所以我们推测SIRT5对脂肪的功能或分化有一定的调节作用。 为验证设想:SIRT5在脂肪分化中发挥一定的调节作用,我们利用MEF-SIRT5(-/-)细胞和129-SIRT5(-/-)小鼠来源的脂肪血管基质SVF细胞进行脂肪分化处理,结果显示缺失SIRT5的SVF细胞的棕脂分化和白脂分化能力均下降。运用qPCR及WB等实验手段,我们发现调控脂肪分化的转录因子、脂肪细胞的标志蛋白等显著下调。影响脂肪分化的因素众多,质谱和蛋白印迹(WB)结果显示SIRT5基因敲除后,组蛋白上与脂肪分化相关的位点的甲基化水平降低。通过代谢组学检测发现,SIRT5敲除组与正常组别间线粒体TCA循环中代谢产物发生改变,这可能是导致α-KG依赖性的组蛋白去甲基化酶的活性上调的原因之一,而去甲基化酶活性上调导致与脂肪分化相关的组蛋白上甲基化水平的下调,最终影响脂肪前体细胞的分化能力。 棕脂SVF前体脂肪细胞的分化能力的下降意味着产热能力下降,进而导致体温下降,然而129-SIRT5(-/-)小鼠并未出现体温下降。由于影响体温的因素众多,可能是机体代偿机制的存在导致。 综上,SIRT5是Sirtuins家族中的一个新兴成员,它调控着能量代谢领域众多蛋白的新型翻译后修饰水平。我们对SIRT5在脂肪细胞分化中的具体作用进行了研究,并发现在细胞水平SIRT5调控脂肪细胞的分化,该研究拓展了我们对SIRT5的生理功能的理解。同时,我们对其调控脂肪分化的机制进行了初步的探索。