王道 陳建林 劉文彬 劉丹 宋甜

摘 要：為深入分析人SIRT1基因啟動子及蛋白的結構和功能，本文采用生物信息學方法分析人SIRT1基因5′端啟動子、啟動子區(qū)Motif、轉錄因子結合位點、甲基化CpG島、單核苷酸多態(tài)性、進化關系、理化性質(zhì)、二級和三級結構、保守結構域、突變和翻譯后修飾位點、互作蛋白及生物學功能。TSSW和Neural Network Promoter Prediction數(shù)據(jù)庫預測其區(qū)間分別存在3個、2個啟動子。MEME數(shù)據(jù)庫預測啟動子區(qū)存在3個Motif。EMBOSS、MethPrimer和CpG Finder數(shù)據(jù)庫都發(fā)現(xiàn)CpG島聚集分布于1 600 ～ 2 200 bp 區(qū)。PROMO和AliBaba2.1數(shù)據(jù)庫預測其啟動子區(qū)域共同轉錄因子為22個。JASPAR軟件獲得6個與正負鏈相結合的轉錄因子。SNP Function Prediction數(shù)據(jù)庫還發(fā)現(xiàn)不同種族等位基因頻率存在差異。人SIRT1基因位于染色體10q21.3上，廣泛分布在不同組織中。人SIRT1蛋白由747個氨基酸組成，屬于親水、不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)，在不同物種間具有較高的保守性。結構域位于第254～489位氨基酸序列，屬于SIR2超家族，主要分布在細胞核和線粒體中，二級結構主要以α-螺旋和無規(guī)則卷曲為主，相比AlphaFold2，SWISS-MODEL數(shù)據(jù)庫構建的三級模型更可靠。SIRT1蛋白共含有突變位點106個、N-糖基化位點1個、磷酸化位點61個，與EP300、TP53等多種蛋白相互作用，并且參與晝夜節(jié)律過程、類固醇激素反應、細胞內(nèi)受體信號等，涉及壽命調(diào)節(jié)通路、AMPK信號通路、FoxO信號通路等。本研究為了解SIRT1對炎癥反應等疾病的影響及感染機制提供了參考依據(jù)。

關鍵詞：人SIRT1基因；啟動子；蛋白；生物信息學；炎癥

中圖分類號：Q811.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2023.04.010

Bioinformatics Analysis of Human SIRT1 Gene Promoter

and Encoding Protein

WANG Dao1， CHEN Jianlin1， LIU Wenbin2， LIU Dan1， SONG Tian1*

（1. Department of Obstetrics and Gynecology， the Second Xiangya Hospital of Central South University， Changsha 410011， China; 2. College of Life Sciences， Hunan Normal University， Changsha 410081， China）

Abstract： To further explore the structure and function of the promoter and protein of human SIRT1 gene， our research used bioinformatic methods to analyze 5′-end promoter， promoter Motif， transcription factor binding sites， CpG island， single-nucleotide polymorphism， phylogenetic homology， physicochemical properties， hydrophilicity/hydrophobicity， secondary/tertiary structure， conserved domain， mutation site， N-glycosylation and phosphorylation sites， interacted proteins and biological function. The number of promoters predicted ?by TSSW and Neural Network Promoter Prediction database was 3 and 2 respectively. ?There were 3 Motifs found in the promoter region by using MEME database. The CpG islands were clustered in the 1 600～2 200 bp， which were found ?by using EMBOSS， MethPrimer and CpG Finder database. PROMO and AliBaba2.1 database showed that there were 22 transcription factors in their promoter regions. ?And there were 6 transcription factors found that bind to the positive and negative chains by using JASPAR software. Besides， ?there were differences found in allele frequencies between different ethnic groups by using SNP Function Prediction database. Human SIRT1 gene is located at chromosome 10q21.3 and widely distributed in different tissues， which is a hydrophilic and unstable protein with a high conservation among different species. The domain is located at the 254～489 amino acid sequence， belonging to the SIR2 superfamily， mainly located in the nucleus and mitochondria. The secondary structure of the protein mainly contains α-helices and irregular coiling. Compared with AlphaFold2， the tertiary structure model constructed by SWISS-MODEL database was reliable. SIRT1 contained 106 mutation sites， 1 N-glycosylation and 61 phosphorylation sites， which interacted with EP300， TP53 and other proteins. It also participated in circadian rhythm process， steroid hormone response， and intracellular receptor signaling etc.， which were associated with longevity regulation pathway， AMPK signaling pathway， and FoxO signaling pathway etc. This study can provide a theoretical basis for further studying the effects on inflammatory reaction and other diseases of human SIRT1 gene.

Key words： human SIRT1 gene; promoter; protein; bioinformatics; inflammation

（Acta Laser Biology Sinica， 2023， 32（4）： 368-384）

SIRT（Sirtuins）蛋白家族成員是一類進化上高度保守，與酵母沉默信息調(diào)節(jié)因子2（silence information regulator 2，SIR2）同源的III類組蛋白脫乙酰酶（histone deacetylases，HDACs）［1］。這類酶依賴NAD +的方式介導組蛋白和非組蛋白的脫乙?；?］。人類和其他哺乳動物的SIRT家族中公認的成員有7個（SIRT1～7），它們具有不同的結合靶標、組織特異性、功能和定位［3］。SIRT1是第一個在哺乳動物中發(fā)現(xiàn)的SIRT基因，它與SIRT2的同源性最高，普遍存在于多種人體組織和細胞中［4］。SIRT1參與一系列的病理和生理過程，包括細胞衰老和凋亡、DNA修復、糖類和脂質(zhì)代謝、氧化應激、炎癥反應以及癌癥等［5-6］。

炎癥是免疫系統(tǒng)對不利的傳染性和非傳染性刺激的生理反應，巨噬細胞、免疫細胞和血管細胞會產(chǎn)生一定的反應并且保持或恢復組織的完整性［7］。越來越多的證據(jù)表明，SIRT1可以通過多種分子和途徑調(diào)節(jié)炎癥反應，如p53，NF-κB，TLR，NLRP3和MAPK信號途徑等。Chen等［8］的研究表明，SIRT1的活化能夠顯著降低p53/k382水平，改善肺上皮細胞損傷；De Gregorio等［9］報道稱，SIRT1能使NF-κB的p65亞單位脫乙?；|發(fā)NF-κB從細胞核轉運到胞漿，抑制其轉錄活性，參與炎癥反應。最近的研究還發(fā)現(xiàn)，褪黑素（agomelatine，AGM）可以抑制TLR-4、NF-κB p65、p38 MAPK、ERK-1等途徑，上調(diào)SIRT1的表達，減輕氧化損傷和腎炎癥［10］。因此，SIRT1被認為是調(diào)節(jié)炎癥的“分子開關”，其活性受NAD+/NADH比值、SIRT1結合蛋白和翻譯后修飾等多種因素調(diào)控，但仍然存在許多未知的盲區(qū)，需要對調(diào)節(jié)SIRT1蛋白的表達和活性的機制等進行進一步研究。

近年來，SIRT1靶向抗炎療法在治療炎癥性疾病的臨床應用上倍受關注。研究SIRT1表達和功能的上游或下游因子調(diào)節(jié)機制對探索其在炎癥疾病發(fā)生、發(fā)展具有重要意義。為了探究人SIRT1基因啟動子及編碼蛋白的性質(zhì)和功能，本文運用多種生物信息學方法揭示SIRT1基因的表達調(diào)控機制，發(fā)揮其治療炎癥性疾病的潛力。

1 材料與方法

1.1 材料

搜索UniProt數(shù)據(jù)庫SIRT1基因編碼的蛋白，其中檢索到8個常見物種：人類（Homo sapiens，Q96EB6）、大鼠（Rattus norvegicus，A0A0G2JZ79）、小鼠（Mus musculus，Q53Z05）、牛（Bos taurus，F(xiàn)1MQB8）、食蟹獼猴（Macaca fascicularis，A0A2K5WSE8）、黑腹果蠅（Drosophila melanogaster，Q9VK34）、山羊（Capra hircus，A0A452E6H0）、金絲猴（Rhinopithecus roxellana，A0A2K6PWW5）。

1.2 方法

參照以往研究中所使用的生物信息學數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)站［11-12］，從NCBI網(wǎng)站獲取人SIRT1基因的核苷酸序列，選取該基因上游2 000 bp至下游100 bp的序列，作為可能的啟動子序列，分別運用TSSW、Neural Network Promoter Prediction和MEME數(shù)據(jù)庫對SIRT1基因的啟動子和Motif進行分析和預測，結合PROMO、AliBaba2.1以及JASPAR數(shù)據(jù)庫對啟動子區(qū)的轉錄因子及其結合位點進行預測。采用EMBOSS、MethPrimer和CpG Finder數(shù)據(jù)庫預測人SIRT1基因啟動子區(qū)域的甲基化CpG島。運用SNP Function Prediction數(shù)據(jù)庫對人SIRT1基因啟動子單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNP）位點進行分析。從Genecards數(shù)據(jù)庫中獲取人SIRT1基因的基本信息，用The Human Protein Atlas數(shù)據(jù)庫對該基因進行基因分布分析。對不同物種的SIRT1蛋白序列進行比對，利用MEGA 11.0軟件構建系統(tǒng)進化樹。運用ProtParam和ProtScale網(wǎng)站預測SIRT1蛋白的理化性質(zhì)；運用cBioPortal數(shù)據(jù)庫預測該蛋白的突變位點；運用NetPhos 3.1 Server和NetNGlyc 4.0 Server網(wǎng)站分別對磷酸化和糖基化位點進行預測；采用PSORTII網(wǎng)站對該蛋白進行亞細胞定位；使用NCBI Conserved Domain Database數(shù)據(jù)庫對該蛋白質(zhì)保守結構域進行分析；使用SOPMA網(wǎng)站分析該蛋白質(zhì)的二級結構，同時運用SWISS-MODEL和AlphaFold2數(shù)據(jù)庫構建蛋白的三級結構模型，用The Structure Analysis and Verification Server對模型進行拉曼光譜圖驗證；運用STRING11.5數(shù)據(jù)庫獲得與SIRT1互作蛋白網(wǎng)絡。應用基因本體（gene ontology，GO）和京都基因和基因組百科全書（Kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG）數(shù)據(jù)庫對SIRT1及其相關蛋白功能和通路進行富集分析。文中所使用的數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)站見表1。

2 結果與分析

2.1 人SIRT1基因的信息及表達

在NCBI網(wǎng)站上搜索人SIRT1基因的信息，結果顯示，人SIRT1基因定位在人類10號染色體長臂21區(qū)3帶（10q21.3）上，Chr 10： 67 884 656～67 918 390（圖1），并且含有9個外顯子、8個內(nèi)含子，全長33 735 bp，有6個mRNA轉錄本。同時，從The Human Protein Atlas數(shù)據(jù)庫中我們發(fā)現(xiàn)，人SIRT1基因廣泛表達在食道、腎臟、肝臟、皮膚、前列腺等54種不同的組織中。圖2按照表達量高低依次排列，結果顯示，SIRT1基因在人類腎上腺組織中表達最高，其次分別是睪丸、卵巢和骨髓等組織。

2.2 SIRT1蛋白序列比對和系統(tǒng)進化樹分析

運用DNAMAN軟件對不同物種SIRT1蛋白進行序列比對，結果顯示（圖3），人類與黑腹果蠅、小鼠、大鼠、金絲猴、山羊、牛、食蟹獼猴的SIRT1序列的相似性分別為41.96%、86.34%、92.01%、96.92%、90.11%、90.27%、91.87%，其中與金絲猴的相似性最高，與黑腹果蠅的相似性最低，但SIRT1在哺乳動物中具有較高的序列保守性。用MEGA 11.0構建的系統(tǒng)發(fā)育進化樹表明，人、金絲猴和食蟹獼猴的進化距離最小，說明三者親緣關系最近（圖4）。

2.3 人SIRT1基因的啟動子預測

運用Softberry網(wǎng)站下的TSSW對人SIRT1基因可能的啟動子進行預測，結果顯示，其存在3個啟動子，分別位于第1 965、1 937、1 891 bp處；Neural Network Promoter Prediction數(shù)據(jù)庫顯示，該基因存在2個啟動子序列，分別位于第1 961、2 074 bp處（表2）。

2.4 人SIRT1基因的啟動子區(qū)Motif分析

運用MEME數(shù)據(jù)庫對人SIRT1基因啟動子區(qū)Motif進行分析，結果顯示，啟動子區(qū)結構存在3個Motif序列（圖5）。運用GOMo數(shù)據(jù)庫對3個可能的Motif進行進一步的GO富集分析，結果顯示，與這3個Motif相關的基因本體論條目數(shù)分別為43、385和12條，其中表3顯示出顯著相關的基因本體論條目。

2.5 SIRT1基因轉錄因子結合位點分析

運用PROMO數(shù)據(jù)庫對人SIRT1基因的啟動子區(qū)轉錄因子的結合位點進行預測，結果預測到88個轉錄因子結合位點（圖6），其中包括FOXP3、GR-alpha、AP-1、c-Jun、c-Ets-2、GR-beta、C/EBPbeta和NF-Y等。

運用AliBaba2.1數(shù)據(jù)庫對人SIRT1基因的啟動子區(qū)轉錄因子的結合位點進行預測，結果預測到262個轉錄因子結合位點（圖7），其中包括Sp1、AP-1、C/EBPbeta、C/EBP和alpha-CP1等。

兩種軟件PROMO和AliBaba2.1預測得到結合位點位置相同的轉錄因子共有22個，包括SP-1、AP-1、USF-1、C/EBPbeta、GR、TBP、NF-1、SRF、RAR-beta、HNF-1、YY1、PU.1、c-Jun、AP-2alpha、c-Myc、NF-kappaB、CREB、TFIID、WT1、ETF、GAGA-1、ENKTF-1。

進一步對人SIRT1基因的啟動子區(qū)轉錄因子結合位點進行分析，采用JASPAR軟件，其中JASPAR matrix model species選取Homo sapiens，Type選取Within each matrix，Number of matrices選取500，同時Relative profile score threshold分別為80%、85%、90% 和95%，結果發(fā)現(xiàn)，正負鏈上存在的轉錄因子結合位點數(shù)目分別為74、29、6和1個。當Relative profile score threshold選取為85%時，部分結果如表4所示。

2.6 人SIRT1基因啟動子區(qū)CpG島和SNP分析

使用EMBOSS網(wǎng)站預測SIRT1基因啟動子區(qū)的CpG島，結果顯示，其中有1個CpG島，長度約為484 bp，位于第1 662～2 145 bp處（圖8）。通過MethePrimer網(wǎng)站對SIRT1基因啟動子區(qū)的CpG島進行分析，結果顯示，其中存在2個CpG島，長度約為128 bp和484 bp，位于第410～537 bp和1 662～2 145 bp處（圖 9）。CpG Finder網(wǎng)站預測該基因啟動子區(qū)存在1個CpG島，長度為443 bp，位于第1 757～2 199 bp處，與EMBOSS和MethPrimer的預測結果基本一致。

用SNP Function Prediction進行功能預測和種族特異性等位基因頻率查詢，結果顯示，rs10822837、rs10997137、rs10997138、rs10997141、rs114119991、rs11592249、rs11817581、rs12269025、rs12413847、rs4745900、rs708679和rs7910567的保守性低。在rs10822837、rs10997137、rs10997138、rs10997141、rs11592249、rs11817581、rs4745900、rs7910567等位基因中存在種族差異，在北歐/西歐人群（Northern and Western Europe，CEU）、中國北京漢族人（Han Chinese in Beijing，CHB）、日本東京人（Japanese in Tokyo，JPT）、尼日利亞約巴魯人 （Yoruba in Ibadan，YRI）4個種族中等位基因頻率存在差異（表5）。進一步獲取出人SIRT1基因啟動子區(qū)等位基因Allele和Nearby Gene等信息（表6）。

2.7 人SIRT1蛋白的理化性質(zhì)分析

利用ProtParam網(wǎng)站對人SIRT1進行理化性質(zhì)分析。該蛋白共由747個氨基酸組成，其中含量最多的是谷氨酸（Glu），存在76個（10.2%），含量最少的是色氨酸（Trp），存在4個（0.5%）（圖10）。其分子質(zhì)量為81 681.01 Da，理論等電點為4.55；帶負電荷氨基酸殘基數(shù)（Asp + Glu）有134個，帶正電荷氨基酸殘基數(shù)（Arg + Lys）有 75個；分子式為C3549H5582O1168N986S29；半衰期（T1/2）約為30 h，不穩(wěn)定常數(shù)為53.88，可推測SIRT1為不穩(wěn)定蛋白質(zhì)。

通過ProtScale網(wǎng)站對人SIRT1蛋白的親水/疏水性進行分析（圖11）。最強的疏水性氨基酸是第439位的異亮氨酸，疏水值為2.511；最強的親水性氨基酸是第235位的賴氨酸，親水值為-3.478。ProtScale分析的747個氨基酸中有69.96%分布在Score<0區(qū)域，總得分為-546.84；有29.91%分布在Score>0區(qū)域，總得分為142.01。這表明，其親水性氨基酸多于疏水性氨基酸，所以人SIRT1存在大量的親水域，屬于親水性蛋白質(zhì)。

2.8 人SIRT1蛋白的突變位點分析

采用cBioPortal在線數(shù)據(jù)庫預測人SIRT1蛋白的突變位點，結果表明，其存在基因截短位點18個、錯義突變位點81個、剪接位點5個、融合突變2個，總計發(fā)現(xiàn)106個SIRT1蛋白突變位點（圖12）。

2.9 人SIRT1蛋白亞細胞定位和保守結構域分析

用PSORTII網(wǎng)站分析人SIRT1蛋白的亞細胞定位。該蛋白主要在細胞核（69.6%）中，其次為線粒體（13.0%）和細胞質(zhì)（8.7%），可推測人SIRT1蛋白主要在細胞內(nèi)發(fā)揮重要作用。運用NCBI Conserved Domains Database分析人SIRT1蛋白，結果表明，該蛋白擁有底物結合位點（substrate binding site）、NADPH結合位點（NADPH binding site）以及鋅結合位點（Zn binding site）3個結構功能域，屬于SIR2超家族的成員（圖13）。

2.10 人SIRT1蛋白的二級結構和三級結構分析

用SOPMA網(wǎng)站對人SIRT1蛋白二級結構進行預測，研究結果顯示，多肽鏈中α-螺旋（helix，Hh）占31.73%，無規(guī)則卷曲則（coil，Cc）占54.48%，β-轉角鏈（turn，Tt）占4.95%，延伸鏈（extend，Ee）占8.84%（圖14）。

運用SWISS-MODEL和AlphaFold2兩種軟件分別對人SIRT1蛋白的三級空間結構進行建模比較：SWISS-MODEL構建的三級結構模型中的（global model quality estimate，GMQE）值為0.39，序列相似性為98.65，覆蓋率為0.50。用The Structure Analysis and Verification Server數(shù)據(jù)庫對此模型進行拉曼圖驗證，結果顯示，90.1%氨基酸位于核心區(qū)，9.0%氨基酸位于允許區(qū)，0.3%氨基酸位于不允許區(qū)（圖15a）。然而，AlphaFold2構建的三級模型通過拉曼圖驗證，僅72.2%氨基酸位于核心區(qū)，16.4%氨基酸位于允許區(qū)，6.4%氨基酸位于不允許區(qū)（圖15b）。相比之下，SWISS-MODEL構建的三級模型更具有較好的質(zhì)量和可靠性。

2.11 人SIRT1蛋白的糖基化和磷酸化位點分析

用NetGlyc 1.0 server和 NetPhos 3.1 server軟件分別對STIR1蛋白的N-糖基化位點和磷酸化位點進行分析。結果顯示：N-糖基化位點有1個，位于第342位氨基酸（圖16）；磷酸化位點存在61個（圖17），分別為第14、26、27、47、111、159、162、169、172、173、265、333、441、442、535、538、539、540、545、550、562、569、571、590、605、606、615、634、659、661、667、668、670、673、675、677、682、684、693、732、744位的絲氨酸（serine）位點，第177、186、242、260、344、511、517、530、544、584、607、619、679、719位的蘇氨酸（threonine）位點，第121、280、301、523、650、658位的酪氨酸（tyrosine）位點，提示人SIRT1蛋白可能被翻譯后多個位點修飾調(diào)控。

2.12 人SIRT1蛋白的相互作用分析

用STRING11.5構建蛋白質(zhì)相互作用的網(wǎng)絡，得分TOP10具有高置信度的蛋白質(zhì)分別是組蛋白乙酰轉移酶p300（histone acetyltransferase p300，EP300）、過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子1α（peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha，PPARGC1A）、細胞腫瘤抗原p53（cellular tumor antigen p53，TP53）、晝夜自發(fā)輸出周期蛋白kaput（circadian locomoter output cycles protein kaput，CLOCK）、組蛋白賴氨酸甲基化酶suv39H1（histone-lysine N-methyltransferase SUV39H1，SUV39H1）、叉頭框蛋白1（forkhead box protein O1，F(xiàn)OXO1）、芳香烴受體核轉位因子樣（aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator-like，ARNTL）、叉頭框蛋白3（forkhead box protein O3，F(xiàn)OXO3）、過氧化物酶體增殖物激活受體γ（peroxisome proliferator-activated receptor gamma，PPARG）、轉錄因子p65（transcription factor p65，RELA），其中EP300、PPARGC1A、TP53、CLOCK、SUV39H1、FOXO1、ARNTL以及FOXO3得分均為0.999，表明其與SIRT1蛋白相互作用緊密（圖18）。

對SIRT1蛋白及其相互作用蛋白進行GO富集分析和KEGG通路分析。GO富集分析表明（圖19a）：生物學過程（biological process，BP）主要包括晝夜節(jié)律過程、類固醇激素反應、細胞內(nèi)受體信號、氧氣水平反應、p53調(diào)控信號轉導過程等；細胞組分（cell component，CC）主要包括核小體、轉錄調(diào)節(jié)復合物、染色質(zhì)、類染色體、RNA聚合酶II轉錄調(diào)控復合物等；分子功能（molecular function，MF）包括RNA聚合酶II特異DNA結合轉錄因子結合、核激素受體結合、泛素蛋白連接酶結合、染色質(zhì)結合、p53結合等。如圖19b所示，KEGG顯著富集的通路相關疾病有：壽命調(diào)節(jié)通路、AMPK信號通路、FoxO信號通路、神經(jīng)營養(yǎng)素信號通路以及細胞衰老、胰島素抵抗、前列腺腫瘤、酒精肝、慢性淋巴細胞白血病、HPV感染、乙肝感染、志賀菌等。

3 討論

基因的啟動子一般位于轉錄起始位點的上游，具有多種轉錄調(diào)控模式。本文通過TSSW和Neural Network Promoter Prediction預測出人SIRT1基因5'端的調(diào)控區(qū)含有啟動子序列。MEME預測啟動子區(qū)存在3個Motif。GO富集分析結果表明，啟動子區(qū)不同Motif對應的生物學功能有所不同。Motif有一個或多個DNA結合蛋白或蛋白復合物結合的短DNA序列，通常與轉錄因子的調(diào)控有關［13-14］。啟動子甲基化也能影響轉錄激活因子及其識別序列的結合，引起基因的甲基化調(diào)控［15-16］。運用EMBOSS、MethePrimer以及CpG Finder對人SIRT1基因啟動子區(qū)的CpG島進行預測，3種軟件都一致顯示存在1個長度約為400 bp左右的CpG聚集分布區(qū)，而且CpG島位于基因的啟動子區(qū)。用SNP Function Prediction預測SIRT1基因多態(tài)性，結果多個等位基因存在種族差異，CEU、CHB、JPT、YRI 4個種族人群的等位基因頻率存在差異。有臨床研究報道［17］，SIRT1基因啟動子內(nèi)的遺傳變異可能會改變SIRT1的表達水平，增加II型糖尿病的風險。部分文獻也表明，SIRT1基因啟動子區(qū)多態(tài)性與北印度人群中II型糖尿病易感性存在相關性，還發(fā)現(xiàn)SIRT1 rs12778366等位基因可能會降低中國漢族人群個體對糖尿病足的易感性［18-19］。最新研究表明，rs374005可能會干擾FOXC蛋白與SIRT1基因啟動子結合，從而引發(fā)老年性退行性心臟瓣膜?。?0］。研究還報道，SIRT1啟動子多態(tài)性可以影響系統(tǒng)性紅斑狼瘡的發(fā)病率和藥物相關的頜骨壞死程度［21-22］。為了解SIRT1轉錄調(diào)控的機制，本文運用PROMO和AliBaba2.1網(wǎng)站預測得到轉錄因子的交集共有22個，包括Sp-1、AP-1、NF-κB、CREB等。Wang等［23］發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇通過NF-κB可直接結合SIRT1基因的啟動子負調(diào)控miR-29a-3p和miR-23a-3p的表達，改善類風濕性關節(jié)炎。另有研究認為，SIRT1/AP-1介導核心蛋白聚糖的級聯(lián)信號將有助于保護主動脈夾層的主動脈組織，推測SIRT1是主動脈夾層的一個保護因子［24］。因此，本文在研究SIRT1基因啟動子的基礎上，進一步分析了該基因編碼的蛋白。

人SIRT1蛋白由747個氨基酸組成。對比不同物種的SIRT1蛋白序列，其與人相似程度在靈長類動物中最高，其次為哺乳動物牛和山羊、嚙齒類動物小鼠和大鼠，低等動物果蠅最低，說明SIRT1蛋白在進化上相對保守，可推測它具有最基本的生物學功能。人SIRT1廣泛在54種不同組織中表達，這與相關文獻報道是相符的［25］。SIRT1是一種不穩(wěn)定、親水性的蛋白質(zhì)，主要分布在細胞質(zhì)、細胞核和線粒體中，起到脫乙?；M蛋白的作用，從而在表觀遺傳學上影響基因的表達。人SIRT1蛋白的氨基酸序列中存在1個糖基化和61個磷酸化位點，這與Lee等［26］認為的翻譯后修飾是控制SIRT1功能的重要手段的觀點相一致，其鑒定的磷酸化修飾位點也與本文的預測結果一樣。Lee等［27］還在結腸癌患者中發(fā)現(xiàn)，SIRT1的Ser27被磷酸化后表達上調(diào)，刺激了結腸癌細胞的生長和遷移。SIRT1蛋白的二級結構主要為α-螺旋（31.73%）和無規(guī)則卷曲（54.48%），說明該蛋白具有較好的空間延展度。 SWISS-MODEL構建的三級結構模型僅0.3%的二面角位于不允許區(qū)，表示模型更可靠。結構域分析表明，SIRT1蛋白屬于SIR2超家族，其結構域的位置在第254～489位氨基酸序列上，可推測功能區(qū)位于第254～489位氨基酸序列。

蛋白互作網(wǎng)絡分析發(fā)現(xiàn)，與SIRT1互作的蛋白有EP300、PPARGC1A、TP53、CLOCK、SUV39H1、FOXO1、ARNTL、FOXO3、PPARG和RELA。Mahmud等［28］報道，SIRT1和EP300共同參與調(diào)控FOXO3乙酰化作用；Wen等［29］的研究證實了SIRT1、TP53和miR-34a-5p之間的相互作用促進前列腺癌的形成；Maiese等［30］報道，SIRT1和CLOCK基因共同影響多種神經(jīng)系統(tǒng)相關疾病。以上結論表明，SIRT1能與多種不同類型的酶蛋白發(fā)生相互作用。Wang等［31］從人類肝細胞中發(fā)現(xiàn)，SIRT1和Per2之間相互作用可調(diào)節(jié)肝臟的晝夜節(jié)律和衰老；Chung等［32］的研究報道，SIRT1可以參與調(diào)節(jié)Leydig細胞的內(nèi)環(huán)境，從而維持類固醇激素的產(chǎn)生；Zhang等［33］揭示了SIRT1通過調(diào)節(jié)線粒體活性氧抑制肺纖維化細胞增殖；Ong等［34］報道了SIRT1可使P53乙?；砸种破浠钚?，進而調(diào)節(jié)組織穩(wěn)態(tài)和疾病信號途徑。多篇文獻證實，SIRT1參與了壽命調(diào)節(jié)途徑、AMPK信號通路以及FoxO信號通路等，與酒精性肝、慢性淋巴白血病、胰島素抵抗和腫瘤等疾病密切相關［35-39］。總之，SIRT1可與多種蛋白質(zhì)相互作用，形成復合物發(fā)揮不同的生物學作用。本研究系統(tǒng)分析了SIRT1基因啟動子及其編碼蛋白的理化性質(zhì)、空間結構、相互作用及功能，這將為研究其在炎癥等疾病中的分子機制奠定基礎。

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