[發明專利]蛋白質賴氨酸乙酰化修飾對代謝的調控及其應用

無效

• 申請號: 201010109922.8
• 申請日: 2010-02-12
• 公開（公告）號: CN102151335A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 趙世民;趙國屏;管坤良;熊躍;徐薇;蔣文卿;王啟軍;楊琛;曾嶸;姚玉峰;李亦學;張雅坤
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海生命科學研究院;復旦大學;上海交通大學;上海人類基因組研究中心
• 主分類號: A61K45/00
• 分類號: A61K45/00;A61K38/45;A61P31/04;A61P35/00;A61P3/00;A61P3/10;A61P3/06;C12N1/20;C12N1/14;C12N1/16;C12R1/01;C12R1/645
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 范征

技術領域

本申請涉及生物技術領域。具體地說，本申請涉及通過蛋白質(如酶)賴氨酸乙酰化修飾對代謝的調控及其應用。

背景技術

乙酰化修飾是通過乙酰基轉移酶(Acetyltransfearases)將乙酰基團加到蛋白質內部賴氨酸殘基的ε-NH₂上，通過去乙酰化酶(Deacetylases)移去乙酰基團，是一種可逆的動態的修飾，通過改變被修飾蛋白質的電荷和空間結構來改變蛋白活性(Yangand?Seto?2007)。自1958年第一次在組蛋白上發現乙酰化修飾以來，有將近200種蛋白質被發現并實驗證實有乙酰化修飾，包括許多重要的轉錄調控因子，如p53、RB、NF-κB、E2F1和HIF-1α等，因而乙酰化修飾參與調控細胞凋亡、亞細胞定位、DNA和蛋白質相互作用、DNA復制和修復、DNA轉錄活性及蛋白質穩定性等眾多重要的生命活動，乙酰化修飾逐漸被認為是一種重要的翻譯后修飾而被廣泛研究。

近年來，人們采用質譜和免疫沉淀等新技術與新方法研究鼠肝線粒(Kim?SC，S.R.et?al.2006)和人肝組織乙酰化修飾的底物蛋白，篩選得到一系列的乙酰化底物蛋白，發現乙酰化修飾同生物體內的各種代謝酶類的活性調控密切相關，并且在體外和體內試驗都證明了這一點。同樣，在原核生物中也發現乙酰化修飾同代謝酶類的活性密切相關。

真核生物的乙酰化酶與去乙酰化酶

真核生物蛋白質的乙酰化最先在酵母(Yeast)等模式生物的組蛋白中被發現。乙酰化的生物功能最先被確定為調節組蛋白的結構進而影響相關基因的轉錄。參與組蛋白乙酰化修飾的調節酶分為乙酰基轉移酶(Histone?acetyltransferase，HATs)和組蛋白去乙酰化酶(Histone?Deacetylase，HDACs)。其中HATs包括P300、CBP、GCN5等。已知的HDACs有多種，在調節細胞組蛋白乙酰化的過程中有不同的功能。HDACs的共同特征是受一類抑制劑TSA(Tricostatin?A)及其類似物小分子的抑制。

乙酰化后來被發現也修飾組蛋白之外的蛋白。P53是最先被發現的受乙酰化調控的非組蛋白轉錄調控因子之一。后來陸續發現的其他很多轉錄調控因子活性也受乙酰化修飾調控。和組蛋白一樣，轉錄調控因子也是核內蛋白，它們的乙酰化與去乙酰化也是受到HATs與HDACs的調控。

在對酵母的代謝研究過程中人們發現酵母的代謝也受到乙酰化修飾的調控。參與酵母乙酰化修飾的乙酰化酶包括GCN5等，而其去乙酰化酶則是一類與HDACs完全不同的酶，其中最著名的去乙酰化酶是Sir2。Sir2參與的去乙酰化過程需要NAD⁺與乙酰輔酶A(Acetyl-CoA)的參與，Zn²⁺離子也是必不可少的輔基。TSA等抑制組蛋白去乙酰化酶的抑制劑不能抑制Sir2的酶活力，其去乙酰化產物之一的NAM(nicotimamide)則被通常用于抑制Sir2的催化活力。調節Sir2活力可以明顯影響酵母代謝活性。

在人鼠等脊椎動物細胞內發現了至少7個Sir2蛋白的類似物，分別被命名為SirT1-7。盡管到目前它們是否都具有去乙酰化酶活力還沒有完全被確定，但是至少可以肯定它們都與細胞能量代謝相關，它們的酶活力也都能夠被NAM所抑制。目前開發的很多NAM分子結構類似物不但可以抑制SirT，還能夠對一些SirT具有特異性。

通過抑制劑或激活劑調節HATs，HDACs與SirT活力可以調節細胞的能量代謝與細胞分裂，用于治療包括腫瘤、延長壽命及減緩衰老等醫用目的。已經用于臨床與實踐的SirT1激活劑包括Resveraltol，用于腫瘤治療的HDACs抑制劑等。

原核生物的乙酰化酶與去乙酰化酶

乙酰-CoA合成酶(Acetyl-Coenzyme?Synthetases，ACS)是原核生物中發現的第一個受乙酰化修飾調控的代謝酶(V.J.Starai?2002)，此后在原核生物中又發現Escherichia?coli的趨化調節蛋白CheY(Barak?R?2004)和古細菌硫礦硫化葉菌P2的染色質蛋白Alba(Stephen?D.Bell?2002；Victoria?L.Marsh?2005)等也是受賴氨酸的乙酰化修飾調控。其中，以對Salmonella?enterica的ACS研究最為透徹，并且在真核生物的ACS中也得到了印證。