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威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员构建了分子水平的路线图，在线粒体中标注了超过1500个特殊“地标”，为分析热量限制与衰老之间的代谢联系提供了丰富的线索。该研究于十一月二十九日发表在Cell旗下的Molecular Cell杂志上。
生物通报道：为了研究影响寿命、癌症和衰老的因素，威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员构建了分子水平的路线图，在线粒体中标注了超过1500个特殊“地标”，为分析热量限制与衰老之间的代谢联系提供了丰富的线索。该研究于十一月二十九日发表在Cell旗下的Molecular Cell杂志上。这项研究将帮助人们更好的理解在某些癌症、老年病和代谢疾病（糖尿病等）中细胞代谢所发生的改变。
“这是一个线粒体功能的调控点动态图，图中标出了许多有意思的通路，可供科学家们深入研究，” 威斯康星大学探索研究院的生化教授John Denu说，他也是表观遗传学研究的带头人。“要理解其中的全部含义，可能还需要进行多年深入研究，不过至少现在我们拿到了重要成员的名单。”
此前有研究显示，摄取较少量的食物可以延长一些生物的健康寿命，包括酵母、果蝇、小鼠和一些非人类灵长动物。但热量限制究竟在何时何地对细胞产生分子水平的影响，这对于研究人员来说还是一个颇具挑战的问题。
线粒体是细胞的能源厂，而线粒体蛋白被认为是代谢发生改变的核心。在早期研究中，Denu及其同事发现线粒体蛋白Sirt3与热量限制所带来的益处有关，例如预防衰老相关的听力衰退。
在新研究中，研究人员针对的是与衰老有关的代谢变化，鉴定了更多更广泛的潜在线粒体通路。研究揭示了细胞维持线粒体健康、控制脂肪和氨基酸代谢能力、激活抗氧化反应的调控过程。这些调控机制是调控蛋白通过乙酰化和去乙酰化实现的。
研究人员对小鼠进行了分组研究，一组能够合成Sirt3而另一组不能合成Sirt3。各组小鼠中分别有一些小鼠的饮食受到热量限制而另一些的饮食不受控制。一年后，研究人员对各组小鼠体内的蛋白和乙酰化差异进行了比较，结果显示在热量限制中发生的许多代谢变化都需要有Sirt3的存在，热量限制和SIRT3一同启动了线粒体蛋白乙酰化组的重编程。研究指出，通过饮食或药物治疗增强Sirt3的功能，有望抵御衰老相关疾病。
蛋白是执行基因组指示的分子，能够更准确的揭示基因功能，文章的共同作者Joshua Coon教授说。他采用了新技术来分析蛋白乙酰化，并指出在组织样本中用质谱分析乙酰化蛋白能够为研究提供更丰富的信息。在此基础上，研究人员得以了解饮食改变时生物体内分子水平的变化。该研究中的路线图也将有助于其他老年病的研究。
（生物通编辑：叶予）
生物通推荐原文摘要：
Calorie Restriction and SIRT3 Trigger Global Reprogramming of the Mitochondrial Protein Acetylome
Calorie restriction (CR) extends life span in diverse species. Mitochondria play a key role in CR adaptation; however, the molecular details remain elusive. We developed and applied a quantitative mass spectrometry method to probe the liver mitochondrial acetyl-proteome during CR versus control diet in mice that were wild-type or lacked the protein deacetylase SIRT3. Quantification of 3,285 acetylation sites2,193 from mitochondrial proteinsrendered a comprehensive atlas of the acetyl-proteome and enabled global site-specific, relative acetyl occupancy measurements between all four experimental conditions. Bioinformatic and biochemical analyses provided additional support for the effects of specific acetylation on mitochondrial protein function. Our results (1) reveal widespread reprogramming of mitochondrial protein acetylation in response to CR and SIRT3, (2) identify three biochemically distinct classes of acetylation sites, and (3) provide evidence that SIRT3 is a prominent regulator in CR adaptation by coordinately deacetylating proteins involved in diverse pathways of metabolism and mitochondrial maintenance.
