[發明專利]一種改善線粒體功能的粘紅酵母去乙酰化酶蛋白4的應用

在審

• 申請號: 201811031728.5
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN110878294A
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發明（設計）人: 孫晗笑;劉夢鴿;利時雨
• 申請（專利權）人: 廣州溯原生物科技有限公司
• 主分類號: C12N9/80
• 分類號: C12N9/80;C12N15/85;C12N5/10;A23L33/195;A23K20/147;A61K38/17;A61P3/00
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本發明公開了一種改善線粒體功能的sirtuin4蛋白的應用及闡述其作用機制，屬于生物技術領域。本發明將具有重構線粒體網絡和改善哺乳動物衰老細胞表型功能的粘紅酵母sirtuin4基因在哺乳動物細胞中重組表達。實驗結果表明其可以激活受損線粒體自噬的相關蛋白，顯著降低哺乳動物細胞的SA?β?gal活性水平，增強CK19、β1整合素的表達水平，降低細胞內ROS水平水平，明顯提升細胞內ATP水平，改善線粒體形態，從而改善了線粒體網絡和提高了細胞抵抗衰老的能力，為使用sirtuin4蛋白治療線粒體功能障礙和預防衰老提供了新的策略。

技術領域

本發明屬菌種蛋白應用機制的生物技術領域。更具體地說，本發明涉及一種由哺乳動物細胞表達的粘紅酵母sirtuin4蛋白的機制及其應用，其具有重構線粒體網絡和改善哺乳動物衰老細胞表型的功能。

背景技術

低等真核生物Sirtuin基因與壽命有關的證據為哺乳動物Sirtuins基因影響哺乳動物壽命提供依據。多種實驗已經證明SIRT1可以用來抗衰老。最近研究顯示腦特異性SIRT1過表達能夠延長老鼠的壽命和延緩衰老。缺失SIRT1的近交小鼠胚胎發育和產后生活受損嚴重。最近的一項研究證實，缺失SIRT1的遠交小鼠并不能通過能量限制延長壽命。這表明內源性SIRT1是CR觸發的壽命效應所必須的。SIRT2對壽命的影響尚未明確，但SIRT2可能可以預防某些與衰老相關的疾病。SIRT3是Sirtuin家族中第一個發現與哺乳動物衰老有聯系的蛋白，一系列的研究報道了SIRT3作為線粒體重要的去乙酰化酶在維持線粒體功能中發揮重要作用。SIRT通過對對聽力損傷的保護達到在CR下的抗衰老。此外，SIRT3能夠調節ROS水平。迄今為止，還沒有研究指出SIRT4或SIRT5基因與抗衰老之間的聯系，但SIRT4和SIRT5調節線粒體代謝的潛在作用，不難聯想到這些Sirtuins在衰老相關疾病中的潛在影響。

線粒體動力學失調和線粒體形態異常是衰老的標志，被認為是造成許多年齡相關病變的病理學原因。線粒體活力與線粒體質量控制有關，是非對稱的裂變和融合的過程。重構線粒體網絡促進線粒體和其他細胞器的相互作用，維持線粒體的代謝活性。Sirtuins可通過多條通路調控線粒體功能，Sir2是否直接通過對線粒體功能的調控實現機體抗衰老還未知，以及如何控制線粒體網絡以實現抗衰老是需要研究的。衰老與線粒體網絡穩態的喪失有關，但是與這些變化相關的生物衰老的細胞過程仍不清楚。通過融合和裂變的線粒體網絡的動態重構促進了細胞穩態的維持。線粒體動力學失調和線粒體形態異常是衰老的標志，被認為是造成許多年齡相關病變的病理學原因。

線粒體一直處于不斷融合和分裂的循環中，這是兩個完全相反的過程，對維持線粒體的數量和質量、以及線粒體之間物質交換至關重要，另外，正常的線粒體膜電位是融合和裂變所必須的。線粒體分裂增加線粒體數量，線粒體融合完成線粒體間蛋白質互補和信息傳遞。隨著年齡增長，細胞內積累過多的線粒體碎片，誘導疾病的發生。線粒體融合和分裂需要相關蛋白質的參與和調控。功能正常的線粒體在與另一線粒體融合的過程需要定位在外膜的融合蛋白Mfnl、Mfn2和定位在內膜的視神經萎縮因子(OPA1) 的參與。特別的是，線粒體分裂是一個非選擇性過程，需要動力相關蛋白1 ( Drpl) 、Fisl、MFF和MTP18的參與。