Sirtuin 6 (Sirt6) 作为新型组蛋白去乳酰化酶：揭示其在代谢与基因表达调控中的关键作用

本研究针对组蛋白乳酸化修饰（Kla）的酶学调控机制尚不明确的问题，系统探讨了Sirtuin 6（Sirt6）的去乳酰化酶活性。研究人员通过体外生化实验和细胞模型验证，首次发现Sirt6能够高效去除组蛋白H3K9和H3K18位点的乳酸化修饰，其动力学特性与去乙酰化活性相当。该研究揭示了Sirt6与I类HDACs在调控组蛋白乳酸化中存在的非重叠功能，为理解代谢信号通过组蛋白修饰调控基因表达的机制提供了新视角，对癌症和代谢性疾病研究具有重要意义。

　　

近年来，组蛋白修饰研究领域涌现出多种新型酰化修饰，其中组蛋白乳酸化（lysine lactylation, Kla）作为代谢物衍生的修饰类型，受到广泛关注。这种修饰由乳酸代谢产物直接参与形成，在炎症消退、巨噬细胞极化、癌症发生和发展等生物学过程中发挥重要作用。然而，组蛋白乳酸化的动态调控机制仍不明确——虽然已知某些乙酰转移酶（如p300）可催化其安装，但去乳酰化酶的种类、活性和特异性仍有待深入探索。此前研究发现I类组蛋白去乙酰化酶（HDACs）和Sirtuin 1-3具有去乳酰化活性，但位于细胞核内的Sirtuin 6（Sirt6）和Sirtuin 7（Sirt7）是否参与该过程尚存争议。由于Sirt6在核小体底物上表现出比肽段底物更高的酶活，且其在代谢稳态和基因表达调控中具有关键作用，研究人员推测Sirt6可能是一个未被发现的组蛋白去乳酰化酶。

为验证这一假设，研究团队开展了一系列体外和细胞实验，证实Sirt6确实具有NAD⁺依赖的组蛋白去乳酰化活性，并能特异性作用于H3K9和H3K18位点。该研究发表于《Journal of Biological Chemistry》，为理解代谢与表观遗传交叉调控提供了新机制视角。

研究团队运用多种关键技术开展本项工作。包括使用半合成法制备特定位点修饰的组蛋白和核小体，用于酶动力学分析；通过CRISPR-Cas9技术构建Sirt6和Sirt7基因敲除的U2OS细胞系；利用免疫印迹技术检测组蛋白乳酸化和乙酰化水平；开展体外酶活测定和动力学参数分析；并采用细胞处理模型（如乳酸补充、线粒体抑制剂罗腾酮处理）以扰动细胞内乳酸化水平。

Sirt6 exhibits NAD⁺-dependent delactylase activity in vitro

研究人员首先从经乳酸处理的HEK-293T细胞中提取核小体，与重组人源Sirt6及NAD⁺共孵育，发现组蛋白乳酸化水平显著降低，且该过程依赖NAD⁺。使用位点特异性抗体进一步证实，Sirt6可去除H3K9和H3K18的乳酸化修饰，但对H3K56la和H4K12la无显著作用。

Sirt6 exhibits similar deacetylase and delactylase activity in vitro

通过酶动力学实验，团队比较Sirt6对H3K9ac、H3K9la、H3K18ac和H3K18la的催化效率。结果表明，Sirt6对乳酸化和乙酰化修饰的催化效率相近，其米氏常数（K_M,app）和转换数（k_cat,app）无显著差异。此外，Sirt7在相同条件下未表现出明显的去乳酰化活性。

Sirt6 deletion increases cellular accumulation of histone Kla

在细胞模型中，Sirt6敲除的U2OS细胞在乳酸或罗腾酮刺激下表现出比野生型细胞更高的组蛋白乳酸化积累，尤其在H3K9la和H3K18la位点。相反，组蛋白乙酰化水平未受明显影响，说明Sirt6对乳酸化修饰具有特异性调控作用。

Sirt6 overexpression reduces cellular levels of histone Kla

过表达Sirt6可显著降低细胞内组蛋白乳酸化水平，且该效应与Sirt6表达量呈负相关。这一结果进一步支持Sirt6在细胞中起到去乳酰化酶的作用。

Sirt6 and Class I HDACs exhibit additive histone delactylase activity

研究人员利用HDAC广谱抑制剂帕比司他（panobinostat）处理细胞，发现抑制Zn²⁺依赖性HDACs后，Sirt6敲除细胞仍表现出更高的乳酸化积累，表明Sirt6与I类HDACs在去乳酰化功能上存在非重叠性，可能作用于不同的基因组区域或底物位点。

研究表明，Sirt6是一个此前被忽视的组蛋白去乳酰化酶，其催化效率与去乙酰化活性相当，主要作用于H3K9和H3K18位点。这一发现更新了对Sirt6功能的认识，并为理解细胞如何在代谢压力下通过调控组蛋白乳酸化水平以调节基因表达提供了新机制。由于Sirt6在糖代谢抑制、DNA修复和肿瘤抑制中均发挥重要作用，其新发现的去乳酰化功能可能在这些生物学过程中扮演关键角色。该研究不仅填补了组蛋白乳酸化酶学调控网络的空白，也为针对Sirt6及相关通路的疾病治疗策略开发奠定了理论基础。