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基因组不稳定性的增加是肿瘤和衰老的关键特征之一，而DNA损伤修复能力的下降是导致基因组不稳定的重要原因。生物体演化出了多条损伤修复通路以应对不同类型的DNA损伤，其中核苷酸切除修复(Nucleotide excision repair，NER)以及DNA双链断裂修复(DNA double strand breaks repair，DSBR)均与肿瘤及衰老发生关系紧密。
NER 通路主要修复由紫外线辐射引起的大量光产物或化疗药物如顺铂引起的链内交联等。根据识别损伤的方式不同，NER通路被分成两条子通路：一条是全基因组NER (Global genome NER, GG-NER)，它能识别并清除整个基因组中与核苷酸结构变化相关的螺旋扭曲；另一条是转录偶联的NER (Transcription-coupled NER, TC-NER)，它是在转录过程中，由于RNA聚合酶II被损伤的模板链阻滞而被激活。NER 通路的缺陷会导致多种人类综合征的产生，包括Cockayne综合征、着色性皮肤干燥症和 Trichothiodystrophy 综合征等。这些疾病的患者或表现出明显的早衰表征，或显现出更强的皮肤癌的易感性，进一步证明了高效精确的NER与衰老和肿瘤的调控存在密切关联。SIRT6 是肿瘤与衰老发生中的关键调控因子，此前多项研究已经证明SIRT6可通过参与调控 DSBR 等通路从而维持基因组稳定性。然而，SIRT6 是否参与 NER 以及潜在的调控机制仍然缺乏系统深入的研究。
2020年8月13日，同济大学附属第一妇婴保健院、生命科学与技术学院毛志勇课题组在Nucleic Acids Research在线发表了题为The deacetylase SIRT6 promotes the repair of UV-induced DNA damage by targeting DDB2的工作。该研究发现，SIRT6 可以利用其去乙酰化酶活将 NER 通路中重要的识别损伤的蛋白 DDB2 去乙酰化，进而促进其泛素化并从染色质上分离，最终推动 NER 通路信号的传导并完成修复。该工作首次系统阐释了 SIRT6 在 NER 通路中的功能。
首先，研究团队利用了一种 UV 损伤质粒再激活的实验方法检测细胞内 NER 的效率。将可以正常表达绿色荧光蛋白 GFP 的 pmax-GFP 质粒放在紫外灯下按一定剂量照射，之后将受损的 pmax-GFP 质粒与标定转染效率的表达红色荧光蛋白 DsRed 的质粒pDsRed2-N1 共同转入细胞中，若细胞成功通过 NER 通路修复了损伤，那么受损的 pmax-GFP 质粒会重新表达。利用流式细胞技术，绿色荧光阳性细胞数与红色荧光阳性细胞数的比值即可被认为是 NER 的相对修复效率。利用该实验方法，研究团队确认 SIRT6 可以参与NER 通路。研究团队还利用激光微辐照实验证实：在 UV 的刺激下，SIRT6 可以直接到达损伤位点，并且与 UV 照射细胞之后生成的光产物 CPD 存在共定位（图1）。这些实验共同表明SIRT6参与调控NER通路。
图一：质粒再激活实验模式图及SIRT6-GFP与CPD的共定位
进一步的机制研究表明：SIRT6 通过靶向 GG-NER 通路中的损伤识别蛋白 DDB2 参与 NER 通路。在 UV 刺激下，二者的相互作用增强。SIRT6 通过去乙酰化 DDB2 的 两个赖氨酸位点——K35 和 K77——降低 DDB2 的乙酰化水平，从而促进DDB2 的泛素化。泛素化的 DDB2 与分离酶 p97 的亲和性增强，使得 DDB2 从染色质上解离下来，最终推动随后的 NER 信号通路传导并完成修复（图二）。
图二：SIRT6 通过去乙酰化 DDB2 参与 GG-NER 的模型图
有证据显示：黑色素瘤的发生与 NER 通路缺陷存在紧密关联，为了确定是否是黑色素瘤病人自然发生的SIRT6突变抑制 NER 通路从而促进了肿瘤的发生，研究团队分析了黑色素瘤患者来源的SIRT6 的突变，发现这些突变导致 SIRT6 酶活性部分丧失（P27S，H50Y）、翻译提前终止（R150*）或降解率提高（G134W），从而影响了 SIRT6对 DDB2 乙酰化水平的调节及对 NER 通路的调控，最终导致了基因组的不稳定并促进肿瘤的发生。
综上所述，该研究团队发现了 SIRT6 参与 DNA 损伤修复的新功能，深入阐述了 SIRT6 通过参与 GG-NER 通路，促进 UV 诱导的 DNA 损伤的修复，进而稳定了基因组的具体机制。该研究提示 SIRT6 是关键的黑色素瘤发生的抑制因子，而激活 SIRT6 可能有助于稳定基因组，防止紫外线诱导的黑色素瘤的产生。继阐明SIRT6调控多条DNA修复通路的分子机制后（Mao et al., Science, 2011; Mao et al., PNAS, 2012; Xu et al., Cell Cycle; Chen et al., Cell Reports, 2017 （与康九红教授课题组合作成果）），毛志勇课题组的该研究成果进一步拓宽了衰老及肿瘤发生领域对SIRT6调控DNA修复的理解，为利用SIRT6激动剂预防肿瘤和衰老发生提供了进一步的理论基础。
https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkaa661/5892101
制版人：琪酱
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