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来自相关研究人员为探究 Pinostilbene 对 SIRT1 和 SIRT6 的影响开展研究,发现其或比 Resveratrol 更有效激活 SIRT1,助力相关健康研究。
禁食,出于宗教或文化原因,是世界各地的古老做法,有时还被用作一种治疗手段。间歇性禁食(IF)涵盖多种饮食模式,指在严格的进食窗口内限制热量摄入,有不同时长的无热量或低热量摄入期,从 12 小时到数天不等。限时进食在减轻体重和体重管理方面有诸多益处,能通过改善胰岛素抵抗和血脂异常来增强心脏代谢健康,还能减轻炎症和氧化应激。然而,热量限制(CR),即在不造成营养不良的情况下减少每日热量摄入,一般只能在短至中期内维持。
禁食会导致肝糖原储备耗尽,刺激脂肪动员和 β- 氧化,从葡萄糖供能转变为酮体供能,这一过程被称为 “代谢转换”。这种由禁食和 / 或运动引起的细胞供能变化,伴随着一些与改善大脑或心脏功能相关的适应性机制。它会诱导激活多个参与优化细胞功能和提高性能的细胞通路,包括刺激沉默调节蛋白(SIRTs)的活性 ——SIRTs 是一类广泛分布的依赖烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的去酰基酶家族,能增加自噬并减少氧化损伤。SIRT1 是沉默调节蛋白家族中最早被发现且研究最多的成员,与延长健康寿命有关,其活性与众多保护作用相关:增加自噬、线粒体自噬、抗氧化防御和 DNA 修复,同时抑制炎症和细胞凋亡。
在热量限制期间,SIRT1 的表达会增加,通过抑制糖异生、增强脂肪酸 β- 氧化(在线粒体和过氧化物酶体中)、诱导酮体生成和调节能量消耗,促进代谢转换。SIRT6 是一种核沉默调节蛋白,作为一种与染色质相关的去酰基酶发挥作用。它参与 DNA 修复、端粒和基因组稳定、葡萄糖和脂质代谢、衰老和炎症过程。已知热量限制会激活沉默调节蛋白,SIRT6 也不例外。热量限制增强 SIRT6 的活性会减弱核因子(NF)-κB 信号通路,该信号通路在衰老和炎症中起关键作用,而 SIRT6 的过表达会激活核因子红细胞 2 相关因子 2,因其对能量代谢的靶向作用而具有重要的保护作用。
在对抗肥胖的斗争中,饮食干预正成为一种越来越受重视的策略,特别是考虑到其副作用较小且实施成本较低。在这种背景下,间歇性禁食、热量限制以及最近出现的热量限制模拟物(CRMs)正迅速受到关注。热量限制模拟物包括白藜芦醇和其他多酚类物质、沉默调节蛋白激活剂和 NAD+前体,它们作用于不同的细胞通路,增强能量代谢,促进自噬,减少炎症和氧化应激。
白藜芦醇是一种多酚类植物抗毒素,存在于葡萄、蓝莓、花生等植物源食物中,主要是植物应对压力(如受伤、细菌、真菌侵害)时产生的。白藜芦醇是一种知名的 SIRT1 和 SIRT6 激活剂,也是一种热量限制模拟物。它参与调节多个细胞通路(如调节花生四烯酸释放和前列腺素合成),其许多有益作用(抗炎、抗氧化和抗癌)似乎都与沉默调节蛋白信号通路有关。
紫檀芪(Pinostilbene),也被称为 3 - 甲氧基白藜芦醇或 3,4′ - 二羟基 - 5 - 甲氧基芪,是一种天然存在的白藜芦醇类似物,在西伯利亚松中被发现,有报道称其具有抗肿瘤、抗炎、抗肥胖和神经保护作用。有研究人员认为,一些甲基化的白藜芦醇衍生物可能更稳定,因此比研究较多的多酚(白藜芦醇)更有效。此外,其增加的亲脂性和膜通透性,能提高细胞摄取率,有助于改善生物利用度和细胞效应。
本研究旨在通过计算机模拟(in silico)和体外(in vitro)实验评估紫檀芪与已知的 SIRT1 和 SIRT6 激活剂白藜芦醇相比,对这两种酶的影响。在研究的第一阶段,进行了分子对接,以确定目标化合物与两种沉默调节蛋白的潜在相互作用,以及它们在体内活动可能产生的后果。随后,测试了其对沉默调节蛋白活性的体外影响,以评估紫檀芪在激活 SIRT 方面是否与白藜芦醇有相同的效果。
试剂:使用的试剂为白藜芦醇(通过高效液相色谱 [HPLC] 测定纯度≥99%,美国圣路易斯西格玛奥德里奇公司产品,货号 R5010)和紫檀芪(反式紫檀芪植物提取物,通过 HPLC 测定纯度≥90.0%,德国费斯滕贝格格罗伊特市 Phytolab GmbH 公司产品,货号 PHL85764)。用二甲基亚砜(DMSO,美国西格玛奥德里奇公司产品,货号 34869)配制浓度为 2.5mM 的储备液,并使用推荐的检测试剂盒进行适当稀释。
分子对接:SIRT1 的催化核心由 277 个氨基酸残基组成,具有一个较大的 NAD+结合结构域,采用罗斯曼折叠结构,还有一个较小的结构域,由 NAD+结合结构域中的两个插入片段构成,即一个螺旋模块(氨基酸残基 269 - 324)和一个 Zn2+结合模块(氨基酸残基 362 - 419)。NAD+结合结构域包含一个中心六链平行 β 折叠和八个 α 螺旋。螺旋模块由四个 α 螺旋组成,而 Zn2+结合模块包含三条 β 链和一个 α 螺旋。
讨论:热量限制,即永久性或周期性地减少热量摄入,是一种促进长寿和健康寿命的饮食策略,具有多种有益效果,如改善胰岛素敏感性和线粒体功能、减轻体重、降低心脏代谢风险因素等。然而,其主要缺点是长期依从性差,因为这种饮食方案很难长期维持,特别是在患有相关慢性病(如胃炎、糖尿病)的情况下。
结论:本研究旨在探究紫檀芪与 SIRT1 的分子对接,以阐明它们相互作用的分子基础。结果显示,紫檀芪可能比主要与 N 端结构域相互作用的白藜芦醇更有效地激活 SIRT1。
总之,本研究提供的信息让我们对 SIRT1、SIRT6 与紫檀芪、白藜芦醇的结构特征和相互作用有了一定了解,有助于增进我们对这些方面的认识。
资金披露:本研究得到了罗马尼亚研究、创新和数字化部 CNCS - UEFISCDI 的资助,项目编号为 PN - III - P1 - 1.1 - PD - 2021 - 0127,属于 PNCDI III 项目。该资助机构在本研究的设计、执行、数据分析、数据解读或提交结果的决策过程中均未发挥任何作用。
作者贡献:研究设计:Anca Ungurianu、Anca Zanfirescu;数据收集:Anca Ungurianu、Alina Crengu?a Nicolae;统计分析:Anca Ungurianu、Anca Zanfirescu;数据解读:Drago? Paul Mihai、Cristina Manuela Dr?goi;论文撰写:Anca Ungurianu、Denisa Margin?、Anca Zanfirescu;文献检索:Denisa Margin?、Daniela Gr?dinaru;资金筹集:Anca Ungurianu、Denisa Margin?。
利益冲突声明:作者声明他们没有已知的可能影响本文所报道研究工作的竞争性财务利益或个人关系。
人工智能使用声明:在本研究工作的准备过程中,作者未使用任何人工智能辅助技术。
数据声明:本研究期间生成和 / 或分析的数据集,可在合理要求下从相应作者处获取。