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NMN,NAD+,Sirtuins相輔相成的合作關係

Sirtuins長壽基因主要功能幫助調節人體細胞健康。此文章主要讓您瞭解Sirtuins如何工作? Sirtuins可以為您身體做些什麼? 還有為什麼它們依賴NAD +起作用以及NMN如何幫助Sirtuins運作等相關知識。




Sirtuins是調節細胞健康的蛋白質家族。Sirtuins在調節細胞穩態中起非常的關鍵作用包含體內平衡及保持細胞平衡。但是Sirtuins僅在所有活細胞中的輔酶NAD +(煙醯胺腺嘌呤二核苷酸)存在下才能發揮功能,而NMN則是轉換成NAD+的最佳前體。



Sirtuins長壽蛋白如何透過NAD +調節細胞健康

將身體的細胞比喻成辦公室。在辦公室裡,有很多人從事各式各樣的任務,但辦公室最終的目的是:保持盈利,並盡可能長久高效地履行公司的使命。公司的優先順序會由於各種內部和外部因素而發生變化,單元中的優先順序也會發生變化。必須有人來管理辦公室,規定什麼時候完成什麼,誰去做,以及何時改變路線等等。


Sirtuins是七種蛋白質的家族,在細胞健康中發揮作用。Sirtuins僅在所有活細胞中的輔酶NAD +(煙醯胺腺嘌呤二核苷酸)存在下才能發揮作用。NAD +對細胞代謝和其他數百種生物過程至關重要。如果sirtuins是公司的首席執行官,那麼NAD +就是支付首席執行官和員工薪水的錢,同時保持開燈和支付辦公空間租金。沒有NAD+,公司和機構就無法運轉。但是NAD +的水平會隨著年齡增長而下降,從而也限制了調節蛋白的功能。補充NMN可以提升體內NAD+水平,進而讓Sirtuins發揮作用管理您細胞中發生的一切。


Sirtuins是蛋白質。這意味著什麼?

Sirtuins是蛋白質家族。蛋白質聽起來可能像飲食中的蛋白質,在豆類和肉類以及蛋白質奶昔中都可以找的到,但在這裡我們所談論的是稱為蛋白質的分子,其在人體細胞中以多種不同功能起作用。可以將蛋白質視為公司的部門,每個部門在與其他部門進行協調的同時專注於自己的特定功能。


人體中一種眾所皆知的蛋白質是血紅蛋白,它是蛋白質的球蛋白家族的一部分,負責在整個血液中輸送氧氣。肌紅蛋白是血紅蛋白的對應物,它們共同組成了球蛋白家族。每個人的身體有近60,000個蛋白質家族。血紅蛋白是兩個蛋白質家族中的一個,而瑟土因蛋白則是七個家族中的一個。在細胞中的7個Sirtuins蛋白中,其中3個在線粒體中起作用,其中3個在細胞核中起作用,其中1個在細胞質中起作用,每個都起著多種作用。然而,Sirtuins蛋白的基本作用是它們從其他蛋白質中除去乙醯基。


乙醯基控制特定的反應。它們是蛋白質上的物理標籤,其他蛋白質也可以識別與它們發生反應的蛋白質。如果蛋白質是細胞的部門,而DNA是首席執行官,則乙醯基是每個部門負責人的可用性狀態。例如,如果有蛋白質可用,則sirtuin可以與蛋白質協同作用使某些事情發生,就像CEO可以與可用的部門負責人使某些事情發生一樣。


Sirtuins通過進行所謂的脫乙醯作用來與乙醯基團協同工作。這意味著他們認識到分子上有一個乙醯基,然後去除了乙醯基,從而為分子的工作做好了準備。sirtuins起作用的一種方法是通過除去乙醯基(使乙醯化)生物蛋白(例如組蛋白)。例如,Sirtuins使組蛋白脫乙醯化,組蛋白是屬於染色質的DNA濃縮形式的一部分。組蛋白是DNA自身包裹的大塊大蛋白。可以把它想像成一棵聖誕樹,而DNA鏈就是一束光。當組蛋白具有乙醯基時,染色質打開或解開。

這種未纏繞的染色質意味著DNA被轉錄,這是一個必不可少的過程。但是它不需要解開纏繞,因為它很容易在該位置損壞,就像聖誕燈可能會糾結在一起,或者燈泡笨拙或太長時間損壞燈泡一樣。當組蛋白被瑟土因脫乙醯基化時,染色質閉合,或緊密整齊地纏繞,這意味著基因表達被停止或沉默。


Sirtuins主要功能是在1990年代被發現的。從那時起,研究人員蜂擁而至,對其進行研究,確定它們的重要性,同時也提出了關於我們還可以學到些什麼的疑問。



Sirtuins的發現和歷史

遺傳學家Amar Klar博士在1970年代發現了第一個瑟土因蛋白,即SIR2,並將其鑒定為控制酵母細胞交配能力的基因。隨後在1990年代,研究人員在蠕蟲,果蠅等其他生物中發現了與SIR2同源(結構相似)的其他基因,然後將這些SIR2同源物命名為sirtuins。每種生物中的沉默調節蛋白數量不同。例如,酵母具有5個沉默調節蛋白,細菌具有1個沉默調節蛋白,小鼠具有7個沉默調節蛋白,而人類具有7個沉默調節蛋白。


跨物種發現sirtuins的事實意味著它們在進化過程中是“保守的”。“保守”的基因在許多或所有物種中具有通用功能。但在當時尚不清楚sirtuins到底有多重要。

1991年,Elysium聯合創始人,麻省理工學院的生物學家倫納德·瓜倫特(Leonard Guarente),與研究生尼克·奧古斯科(Nick Austriaco)和布萊恩·甘迺迪(Brian Kennedy)進行了實驗,以更進一步地瞭解酵母的老化方式。一次偶然的機會,奧古斯科嘗試從他在冰箱中存放了數月的樣品中培養出各種酵母菌株,從而為菌株創造了壓力環境。這些菌株中只有一部分可以從這裡生長,但瓜倫特和他的團隊確定了一種模式:在冰箱中存活最好的酵母菌株壽命最長。這為瓜倫特提供了指導,因此他可以只專注于這些長壽的酵母菌株。


這導致鑒定出SIR2是促進酵母壽命的基因。重要的是要指出,迄今為止,尚無證據可以將這項研究外推至人類,還需要對SIR2對人類的影響進行更多的研究。因此,瓜倫特實驗室發現,去除SIR2會大大縮短酵母的壽命,而最重要的是,將SIR2基因的拷貝數從一增加到兩可以延長酵母的壽命。但是,啟動SIR2的天然方法尚未發現。


這是乙醯基起作用的地方。最初,人們認為SIR2可能是一種脫乙醯基酶-意味著它可以從其他分子中去除那些乙醯基,但是沒人知道這是否正確,因為所有在試管中證明這種活性的嘗試都被證明是陰性的。Guarente和他的團隊能夠發現酵母中的SIR2僅在輔酶NAD +(煙醯胺腺嘌呤二核苷酸)存在下才能使其他蛋白質脫乙醯化。用Guarente自己的話說:“沒有NAD +,SIR2不會執行任何操作。這是Sirtuins生物學的關鍵發現。”

Sirtuins的未來

Sirtuins長壽基因的研究很大程度上與衰老和代謝活動息息相關。瓜倫特說:“現在可能有12,000篇關於瑟爾圖因的論文。” “當我們發現NAD +依賴的脫乙醯基酶活性時,論文數量在100s之內。”隨著sirtuins領域的不斷擴大,這為利用NAD +前體活化sirtuins如何導致更多令人興奮的發現留下了令人難以置信的研究機會。



 


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