SIRT1的调节及其在感染性疾病中的作用①

周 云 张沛欣（空军军医大学第二附属医院传染科，西安 710038）

SIRT1属于沉默信息调节因子（silent informa‑tion regulator 2，SIR2）家族，是NAD+依赖的脱乙酰基酶，它由组蛋白和非组蛋白构成。去乙酰化酶家族共有7个成员，其中SIRT1是一个高度保守的Sir2同源物，主要是由一个N-末端、一个高度保守的催化核心结构域和一个C-末端组成。通过组蛋白、转录因子和转录共刺激因子去乙酰化，SIRT1可以直接和NAD染色质结构相互作用［1］，进而参与代谢、衰老、肿瘤发生发展。SIRT1可通过抑制细胞凋亡，调控新陈代谢，维持氧化压力下线粒体的正常功能以及抑制炎症等多个方面延缓细胞的衰老［2］。本文主要对SIRT1的调控及其在感染性疾病中的作用机制进行综述。

1 调控SIRT1的蛋白

SIRT1的表达和活性受到多种蛋白的调控，有文章从SIRT1的转录水平、转录后水平、SIRT1核-浆穿梭变化以及翻译后水平对其表达和活性的调控进行了综述［3］。其中肿瘤抑制因子P53和癌高甲基化-1（hypermethylated in cancer 1，HIC1）负 调 节SIRT1转录，而FOXO和E2F1正性调节SIRT1转录，且SIRT1对这四种蛋白有反馈作用。P53基因是一种与细胞凋亡、癌变、衰老和基因修复相关的重要基因，高表达P53基因会促进细胞衰老。SIRT1的启动子上存在两个P53的结合位点，当有P53蛋白结合时，阻 碍了SIRT1的 转录。FOXO3a与P53结 合将P53从SIRT1的启动子上分离，激活SIRT1的转录。而SIRT1可使P53基因C端的382位赖氨酸去乙酰化，削弱P53基因的作用效果，进而减少凋亡并延长细胞寿命［4-5］。HICI通过其氨基末端的BTB/POZ（broad complex，tramtrack and bricàbrac/poxviruses and zinc finger）蛋白相互作用结构域与SIRT1及C末端结合蛋白（C terminal binding protein，CtBP）三者共同形成抑制复合物，并结合于SIRT1的启动子上抑制SIRT1的表达；同时，SIRT1能去乙酰化HICI的314位赖氨酸，并抑制HICI复合物的功能，通过此负反馈环调控自身的表达［6］。E2F1是重要的细胞周期和细胞凋亡的调节器，能诱导细胞凋亡。E2F1在转录水平诱导SIRT1的表达，同时作为SIRT1的底物，E2F1与DNA结合的能力及其转录活性受SIRT1去乙酰化作用的影响。SIRT1与E2F1的结合抑制了E2F1的活性，形成一个调控自身转录的负反馈调控环［7］。在转录后水平，同样存在着多条调节途径可以对SIRT1 mRNA的稳定性产生影响。其中一个重要的机制就是SIRT1 mRNA与HuR之间的相互作用。HuR（Hu抗原R）是一种肿瘤抑制因子，它通过结合在SIRT1 mRNA的3′非翻译区上增强mRNA的稳定性，在HuR基因低表达的情况下，SIRT1 mRNA的半衰期为1.2 h，而当HuR存在时，其半衰期可长达8 h以上［8］。对SIRT1翻译后活性影响较大的有正向调节器SRT、AROS（active regulator of SIRT1）及SUMO-1（small ubiquitin-related modifier），它们增强SIRT1对P53基因的去乙酰化，削弱P53基因的作用效果，进而减少凋亡。而反向调节器DBC1（deleted in breast cancer 1）、Tenovins（小分子抑制剂）和HIV反式转录激活因子Tat（transactivator of transcription）能削弱SIRT1对P53基因的去乙酰化作用。此外，DBC1还抑制SIRT1对FOXO3a的去乙酰化作用，从而促进凋亡［9］。

2 SIRT1与miRNA

许多miRNA能调节SIRT1的表达和活性［10］，其中研究最多的是miR-34a。miR-34a通过结合在SIRT1 mRNA的3′UTR上发挥负性作用［11］，在肿瘤细胞中，mi-34a抑制SIRT1的表达，增加P53基因的去乙酰化作用，进而调节细胞周期和凋亡，参与胰腺癌、结肠直肠癌、前列腺癌、神经胶质瘤、肝癌的进展。而在正常细胞，mi-34a抑制SIRT1的表达，调节神经细胞的分化、肝脏代谢、内皮细胞衰老。在年轻的内皮细胞，过表达miR-217抑制SIRT1的表达，相反，在年老的内皮细胞，抑制miR-217能使SIRT1的表达升高，调节内皮衰老［12］。miR-195和miR-199a通过SIRT1调节心肌细胞的代谢［13-14］，自由的脂肪酸棕榈酸酯能上调miR-195，抑制SIRT1，促进心肌细胞凋亡［13］；缺氧或心肌缺血，使miR-199a降低，SIRT1上调，SIRT1进而下调脯氨酰羟化酶，稳定缺氧通路［14］。miR-9和miR-132分别在胰腺β细胞和脂肪细胞中通过SIRT1调节糖代谢［15-16］，此外，miR-181a能结合SIRT1的3′非翻译区，抑制SIRT1蛋白水平和活性，下调miR-181a可以上调SIRT1，促进肝细胞的胰岛素敏感性［17］。而miR-22、miR-29c、miR-200a和miR-499通过SIRT1调节纤维母细胞、肝细胞癌、乳腺癌、胃癌等肿瘤的发生［10，18］。SIRT1通过去乙酰作用调节许多转录因子，因此可通过活化miRNA的转录因子来调节miRNA的表达。正常情况下，SIRT1抑制miR-134转录；SIRT1的活性减少导致miR-134上调，影响神经突触可塑性［19］。

3 SIRT1在感染性疾病中的作用

在乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）中，SIRT1通过转录因子AP-1调节HBV转录和复制，抑制SIRT1能抑制HBV DNA复制中间体和mRNA［20-21］。体内和体外实验表明，烟酰胺作为SIRT1的抑制剂，具有较强的抗HBV活性［22］。另有研究证明，SIRT1被招募到HBV共价闭合环状DNA（covalently closed circular DNA，cccDNA）中，与病毒反式激活子X蛋白（viral transactivator X protein，HBx）相互作用，导致更多的cccDNA、前基因组RNA和乙肝表面抗原的产生。白藜芦醇作为SIRT1的激动剂，可促进HBV转录和复制；而SIRT1的抑制剂烟酰胺可以抑制HBV活 性［23］。另 有 研 究 揭 示，miR-141抑 制SIRT1 mRNA和自噬，减少HBV复制［24］。

在人类免疫缺陷性病毒1（human immunodefi‑ciency virus 1，HIV-1）中，NF-κB和Tat对于HIV复制及转录是至关重要的。SIRT1可直接作用于Tat，对Tat的K50进行去乙酰化，使Tat恢复成为非乙酰化状态，并重新结合反式转录激活应答元件（transacti‑vation responsive element，TAR）RNA及正转录延伸因子复合物b（positive-transcription elongation factor complex b，PTEFb），SIRT1对于Tat维持乙酰化与去乙酰化两种状态的平衡以及实现转录激活中的循环利用具有重要意义，SIRT1是Tat转录激活的协同物质［25］。另有研究认为HIV-1 Tat蛋白可结合SIRT1的去乙酰化催化域，并抑制SIRT1介导的NF-κB复合物中p65亚基的310位赖氨酸（K310）位点去乙酰化，导致NF-κB长期处于活化状态，引起T细胞活化，促进HIV基因的转录［26］。慢性HIV感染的患者，星形胶质细胞的活化与加速衰老相关，有研究评估了转基因大鼠中HIV-Tat在诱导原代星形胶质细胞和星形细胞瘤细胞株A172中miRNA-34a和138的作用，从而导致转录后抑制SIRT1，同时上调NF-κB驱动的胶质纤维酸性蛋白的表达，导致衰老［27］。

而在丙型肝炎病毒（hepatitis C virus，HCV）中，有研究报道HCV core蛋白通过下调SIRT1-AMPK信号通路导致肝代谢紊乱［28］，增加SIRT1能改善肝细胞的脂代谢，抑制HCV复制［29］。也研究报道HCV core蛋白能抑制HepG2细胞凋亡，同时诱导SIRT1 mRNA和蛋白水平升高，而敲除SIRT1能逆转抑制凋亡的作用［30］。而我们的实验证明HCV慢性感染者外周血CD4+T细胞miR-181a水平下调，抗衰老蛋白SIRT1上调，过表达miR-181a能下调SIRT1的表达水平。我们推测HCV能通过抑制miR-181a而上调SIRT1表达，抵抗细胞衰老，但是细胞功能下降，使HCV不能有效清除，导致HCV感染慢性化［31］。

单纯疱疹病毒1型（herpes simplex virus type 1，HSV-1）在感染早期可抑制细胞凋亡，但在感染后期可促进细胞凋亡。这可能与应激传感器AMPK和SIRT1参与神经元存活和神经保护有关。HSV-1以激活AMPK/SIRT1轴为策略，通过抑制细胞凋亡和恢复能量状态来建立潜伏期。在感染早期，激活的AMPK（p-AMPK）水平下降，但随后下降逐渐恢复。乙酰化P53的水平在感染后的第1个小时内升高，但随着SIRT1的激活而减少。乙酰化P53在感染后18 h再次达到峰值，提示细胞凋亡的激活。这些结果提示HSV-1在感染过程中不同地调节AMPK/SIRT1轴，干扰促凋亡信号通路，调节线粒体生物活性［32］。研究还发现，AMPK/SIRT1轴的天然激活物，如白藜芦醇和槲皮素，提高了受HSV-1感染的神经元的生存能力，显著降低了上清液中的病毒滴度和病毒基因的表达。AMPK/SIRT1轴的激活物在降低神经元产生HSV-1感染风险以及与重新激活相关细胞损伤方面有潜在的作用［33］。

卡波西肉瘤相关疱疹病毒（Kaposi's sarcoma-as‑sociated herpesvirus，KSHV）在具有免疫能力的宿主中引起持续性潜伏感染。KSHV潜伏期的中断会导致病毒裂解复制，从而促进免疫缺陷患者发生与KSHV相关的恶性肿瘤。研究发现SIRT1能与RTA启动子结合，抑制RTA的反活化功能，阻止其下游基因的表达。SIRT1的下调增加KSHV裂解基因的表达。SIRTs抑制剂可以从潜伏期重新激活KSHV。SIRT1能抑制病毒裂解复制的不同阶段来调节KSHV潜伏期，并将细胞代谢状态与KSHV生命周期联系起来［34］。另有文章表明：SIRT1在多种KSHV感染细胞中表达上调［35］。在KSHV诱导的细胞转化模型中，通过shRNAs或CRISPR/Cas9基因编辑敲除SIRT1，诱导细胞周期阻滞和接触抑制，显著抑制了KSHV转化细胞的增殖和集落形成。用SIRT1抑制剂烟酰胺（NAM）处理KSHV转化细胞与敲除SIRT1具有相同的效果。在KSHV诱导的肿瘤模型中，NAM显著抑制了肿瘤的发展，延长了小鼠的生存期。结果表明，在KSHV诱导的肿瘤发生过程中，抑制SIRT1是一个潜在的治疗靶点。

人类T细胞白血病病毒1型（human T-cell leu‑kemia virus type 1，HTLV-1）相关疾病的治疗效果很差，目前还没有HTLV-1疫苗，前病毒负荷高是疾病发生的主要危险因素之一。HTLV-1编码Tax癌蛋白，该蛋白能激活来自病毒的长末端重复序列（LTR）和各种类型的细胞启动子。抵消Tax功能可能具有预防和治疗作用。研究报道SIRT1能抑制Tax激活的转录活动。相反，当SIRT1被消耗时，Tax激活的LTR被激活。白藜芦醇激活HTLV-1转化T细胞中的SIRT1，可以有效抑制HTLV-1的前病毒转录和Tax表达，而抑制SIRT1则可以增强HTLV-1的mRNA表达。小分子SIRT1激活剂，如白藜芦醇，可能被认为是新的预防和治疗HTLV-1相关疾病的药物［36］。

4 小结

综上所述，SIRT1主要依赖其去乙酰作用调节基因转录、染色体稳定性和靶蛋白活性，进而发挥抗炎、抗自由基、抗衰老等作用，参与代谢、衰老、肿瘤发生发展。SIRT1受到多种蛋白及miRNA的调节，其免疫调节功能主要通过P53、NF-κB通路实现，对多种免疫性疾病、肿瘤疾病及感染性疾病具有显著影响。随着对SIRT1免疫调节功能研究的不断深入，其激活剂及抑制剂有望成为感染相关性疾病新的治疗方向。