[发明专利]sir2蛋白在制备抗氧化的食品或药品中的应用

说明书

技术领域

本发明属蛋白研究和应用机制领域，更具体地说，本发明涉及一种具有抗氧化作用的sir2蛋白在相关食品或药品中的应用。

背景技术

Sir2(silence information regulator)基因是一类从细菌到高等真核生物都高度保守的NAD+依赖的组蛋白/非组蛋白去乙酰化酶。Sir2家族基因所编码的Sir2相关蛋白统一命名为Sirtuin。Sir2蛋白对细胞的存活、凋亡、衰老等生理活动的调节具有重要作用。

蛋白质乙酰化能够调节各种细胞功能，包括通过蛋白质识别DNA，蛋白质-蛋白质相互作用和蛋白质稳定性。在蛋白质的翻译后修饰中，可逆的蛋白乙酰化是调节组蛋白和非组蛋白功能的重要翻译后的修饰，这种修饰由组蛋白乙酰转移酶(HAT)和组蛋白脱乙酰酶(HDAC)来分别催化蛋白质赖氨酸残基乙酰化和去乙酰化。HDACs基于与酵母转录抑制剂同源将其分为三类。I类和II类的催化核心相似，且分别与酵母去乙酰化酶Rpd3p和Hda1p同源。第III类与酵母转录阻遏物Sir2p同源，其序列与I和II类没有相似性,这类酶也统一命名为Sirtuin。第III类HDACs中第一个被发现的是酿酒酵母Sir2p，它参与了酵母端粒的沉默，核糖体DNA重复序列的沉默和交配型基因沉默，还参与了DNA双链的损伤修复，细胞周期和染色体稳定性的调控。

在Sirtuin蛋白的保守催化区域约有250个氨基酸残基，这些氨基酸在所有的生物体中都十分保守。通过X—ray观察Sirtuin家族蛋白晶体结构，Sirtuin的结构由两个特征结构域组成。较大的结构域采用经典的吡啶二核苷酸结合折叠，或Rossman折叠构象，其通常存在于结合NAD+/NADH或NADP+/NADPH的蛋白质中。小结构域由两条插入Rossmann折叠内的氨基酸残基组成，其中一条包含锌结合位点，该锌原子与四个固定半胱氨酸等距，另一条包含一个柔性区域的螺旋结构。在大结构域和小结构域之间会形成一个裂隙，该裂隙是乙 酰化的赖氨酸残基，NAD+的烟酰胺核糖环和一些小分子结合区域。因为与两个结构域之间的裂隙结合的底物不同，因此，大结构域和小结构域的相对位置会随着结合物的结构不同发生变化。

近来几年来，大量的研究集中于Sirtuin在细胞生理功能上的研究。包括细胞衰老与寿命以及氧化应激等。首次发现Sirtuin家族与衰老有关是Kaeberlein和他的同事发现酵母Sir2p，Sir3p和Sir4p组成的复合物能够调节生命周期。这些基因的缺失会导致酵母的寿命缩短。其中，Sir2的异位表达增加了酵母约25％的寿命。此外，Lin和他的同事发现酵母SIR2基因对于热量限制(CR)引起的寿命延长至关重要。在这些初步发现之后，Sirtuin基因在长寿中的作用陆续在其他物种中被揭示。秀丽隐杆线虫基因组包含四个sirtuin基因，sir2.1-sir2.4。sir2.1与酵母Sir2p最相似，过表达能延长线虫寿命。飞行黑腹果蝇有五种sirtuin同源基因，其中dSir2过表达能延长果蝇寿命。

哺乳动物Sirtuins密切参与氧化应激，其与线粒体ROS生成有关。SIRT1在细胞中是重要的上游调节剂。p53的赖氨酸残基被CBP/p300乙酰转移酶乙酰化，包括在羧基末端区域的Lys 370，372，382和386。然后活化的p53通过线粒体功能障碍和/或参与氧化还原调节的基因表达增加ROS产生。有趣的是，p53通过p21间接激活抗氧化反应中的核转录因子2(Nrf2)。Nrf2结合抗氧化反应元件2(在启动子中发现的顺式作用增强子)，通过增加的抗氧化基因表达，抵抗氧化应激。哺乳动物中有四种FOXO转录因子，其中FOXO1，FOXO3a和FOXO4参与氧化还原调控。SIRT2能够对FOXO1a和FOXO3a去乙酰化，从而增加FOXO依赖的抗氧化酶活性，降低细胞内ROS水平。SIRT3阻止心肌肥厚是通过激活FOXO3a依赖的抗氧化基因，如锰超氧化物歧化酶和过氧化氢酶，从而降低细胞水平的活性氧。线粒体去乙酰化酶SIRT3能够结合SOD₂并对其乙酰化从而激活SOD₂。SIRT6作为NRF2的辅助激活因子调节人间充质干细胞的氧化还原稳态。

近年来，有研究发现大肠杆菌，沙门氏菌和枯草芽孢杆菌的Sir2蛋白通过对乙酰辅酶A合成酶去乙酰化从而对自身代谢发挥重要作用。长双歧杆菌和嗜酸乳杆菌也有Sir2基因(Gene ID:BL1528和Gene ID:LBA0117)。但两种基因的功能还未研究。

发明内容