健康长寿是人类的永恒追求。

而目前已知的中国促长寿食材，到现在都还没有普及。

今天的这篇关于长寿蛋白研究的文章于2019年发表在《Cell》本刊，我们一起来看下：

本文长寿相关明星分子：

译：SIRT6在长寿物种中负责更有效的DNA双链断裂修复

【背景】

哺乳动物的最大寿命相差高达200倍。然而，造成这些巨大差异的分子机制在很大程度上是未知的。由于DNA修复基因的突变导致加速衰老的表型，因此DNA修复被认为在寿命决定中发挥重要作用。然而，目前缺乏有效证据表明DNA修复的改善和寿命的延长之间存在联系，主要是因为还没有开发出安全有效地增强DNA修复的方法。

自然选择创造了衰老速度差异巨大的哺乳动物寿命差异，这种差异可以通过比较生物学来理解衰老和寿命控制的机制。先前的研究表明，基因组维持机制参与调节寿命。然而，哪些DNA修复途径在长寿物种中激活尚不清楚。已经表明，脱氧核糖核酸DNA双链断裂（DSB）修复效率随着年龄的增长而下降，导致基因组重排的积累，这是癌症和衰老的标志。此外，一些研究分析了DNA切除（NER）修复和寿命之间的关系，但研究结论并不统一。

DNA修复受DNA损伤反应基因和染色质重塑子调控。SIRT6就是这样一种基因，它不仅调节DNA修复，还能维持表观基因组的稳定性并促进长寿。然而，尚不清楚SIRT6功能在长寿物种中是否增强。啮齿动物是进行比较衰老研究的理想群体，因为啮齿动物在系统发育上密切相关，并且有着不同的寿命。

【Highlight】

1.DSB修复，而不是NER，与啮齿动物的最大寿命共同进化。

2.SIRT6在刺激啮齿动物DSB修复中的活性与寿命共同进化。

3.五种氨基酸决定了小鼠和海狸SIRT6的不同活性。

4.更强的SIRT6导致更长的寿命。

一句话说就是：

SIRT6越强，活的越久！

【结果】

Figure 1：NER（DNA切除修复）与物种最长寿命或体重无关

为了测试DNA切除修复是否在寿命延长的进化过程中得到了增强，作者选取了18种具有不同寿命的啮齿动物物种的低传代原代皮肤成纤维细胞进行研究。

DNA切除修复可以去除由紫外线(UV)照射产生的庞大DNA加合物，如胸苷二聚体和6,4光产物。作者将萤火虫荧光素酶和海肾荧光素酶共转染如18种原代细胞中，同时用紫外辐射处理，通过与对照组的对比，作者发现：

1.荧光素酶强度可以通过细胞机制进行修复，因此荧光素酶活性水平与细胞的修复能力成正比。作者观察到不同物种修复紫外线引起的损伤的效率有很大差异。

2.没有观察到荧光素酶修复与动物最大寿命之间有显著相关性。

3.核苷酸切除修复在低紫外线生存物种中的效率明显低于中、高紫外线生存物种。

图一数据表明，DNA的切除修复（NER）与动物最长寿命或体重无关。

Figure 2：DNA双链断裂(DSB)修复与寿命长度的关系

作者接下来研究了DNA双链断裂(DSB)修复与寿命长度的关系。DNA双链断裂(DSB)修复主要有两种途径:非同源端连接(NHEJ)和同源重组(HR)。作者通过构建两种GFP的质粒整合到原代皮肤和肺成纤维细胞中进行研究（图2 A-C）。

图2D-G数据表明，DNA双链断裂(DSB)修复效率与寿命长度成正相关。

作者在后续的研究中还使用了替代测试法，用γ-radiation（辐射）与53BP1（病灶定量）测试了DNA双链断裂修复效率，发现在更长寿物种的细胞中在解决辐射诱导的DNA损伤方面更有效。作者由此确定：

DNA双链断裂修复（DSB）与长寿物种关联性更大，而不是DNA切除修复。

Figure 3-4：SIRT6可以促进DSB修复与长寿共进化

为了理解长寿物种中负责更有效的DSB修复的分子机制，作者试图找到一种在非同源末端连接(NHEJ)和同源重组(HR)上游起作用的DNA修复因子，因为这两种途径在长寿物种中都得到了增强。SIRT6是sirtuin家族的一个核心定位成员，是两个途径的上游调节因子。SIRT6过表达时可刺激NHEJ和HR修复。因此，作者研究了SIRT6是否介导了DSB修复和长寿的共同进化。

由于来自所研究啮齿动物物种的大多数SIRT6基因的序列未知，作者通过 RACE实验克隆了它们的SIRT6 cDNAs，发现不同物种之间SIRT6基因的C末端区域高度不同（左图A、B）。

作者在小鼠和大鼠细胞中，加入了SIRT6刺激，发现SIRT6刺激NHEJ和HR修复的能力与啮齿动物的寿命成正相关。（右图A-C）。

为了进一步测试SIRT6是否负责长寿物种中更有效的DSB修复，作者在含有DSB修复构建体的海狸皮肤成纤维细胞中敲除了SIRT6，然后测试修复效率。与模拟转导细胞相比，慢病毒有效降低了海狸细胞中SIRT6的蛋白质水平。结果表明长寿物种的SIRT6需要在长寿物种中保持高水平的DSB修复，并且当在短命物种中表达时足以改善DSB修复。（Figure 5C、D）

Figure 5：五种氨基酸负责小鼠和海狸SIRT6刺激DSB修复的不同活动

由于SIRT6促进DNA DSB修复的活性在长寿啮齿动物中较高，作者想要确定哪些氨基酸(aa)负责短命和长寿物种之间SIRT6活性的差异。通过对小鼠（短寿）和海狸（长寿）SIRT6蛋白的分析。作者从不同的C末端开始构建了小鼠-海狸嵌合蛋白。在小鼠和海狸之间交换以P292开始的C末端并不影响它们的活动(图5A)。接下来作者从G270开始交换了C末端，这是结构化区域的最后一个氨基酸。得到的融合蛋白保持了由嵌合蛋白的C末端部分决定的活性水平(图5A)，这表明尽管物种间的碳末端差异相对较大，但它不是种间SIRT6活性差异的关键决定因素。

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