Nat Commun：防腐劑苯甲酸可能通過SIRT2調控組蛋白賴氨酸苯甲酰化

2019-01-09 10:53

文章背景簡介

BACKGROUND INTRODUCTION

基因的染色質結構和轉錄活性受組蛋白（或組蛋白標記）中多種蛋白質翻譯后修飾（PTM）的調節。越來越多的證據表明：組蛋白修飾狀態與細胞代謝有關。例如：細胞代謝或腸道微生物群發酵可產生短鏈脂肪酸，如：巴豆酸鹽，丁酸鹽，α－酮戊二酸鹽和3－羥基丁酸鹽。這些代謝物可以作為生成酰基輔酶A的前體，用于組蛋白酰化。這些各種不同的酰基輔酶A提供了一種有趣的可能性——即機體內很可能存在一些未報道過的通路，通過細胞或菌群代謝物來調節組蛋白修飾從而影響表觀遺傳。

苯甲酰輔酶A是細菌和腸道菌群中大量芳香生長底物降解的中間體。在哺乳動物細胞中，苯甲酰－CoA的可能來源是苯甲酸鈉（SB），它是全世界最常用的防腐劑之一，食品中最大允許濃度高達0．1％。盡管SB被美國食品藥品監督管理局（FDA）列為“generally regarded as safe”的化合物，但新興的研究表明，接觸SB可能對消費者造成傷害。此外，如果對患者靜脈注射過量的SB會導致嚴重的并發癥。這些研究結果表明人類健康風險與SB有關。然而，其中潛在的生物機制仍然是未知的。

芝加哥大學的Huang He等人，從組蛋白標記賴氨酸苯甲酰化這一新型修飾著手，發現了一種新的表觀遺傳機制，這種機制可能是導致SB對人體產生上述不良生理反應的原因之一，這一發現2018年發表在了《Nature Communications》雜志（IF2017－2018＝12．353；綜合2區），題為“Lysine benzoylation is a histone mark regulated by SIRT2”。

所用到的主要方法

METHODS

1．蛋白質印跡法（Western Blot ， WB）

2．液相色譜－質譜聯用技術（HPLC－MS／MS）

3．免疫沉淀（Immunoprecipitation ， IP）

4．免疫熒光實驗（Immunofluorescence staining）

5．結合位點分析法（CHIP－seq）

6．轉錄組測序技術（RNA－seq）

文章主要內容摘要

ABSTRACT

組蛋白修飾可以動態調節染色質的結構和功能，與多種生理病理過程密切相關。本文報道了組蛋白標記－－賴氨酸苯甲酰化（Kbz）的識別和表征。本研究從HepG2和RAW細胞中鑒定出了組蛋白上的22個Kbz位點。苯甲酸鈉（SB）是被FDA批準的藥物并且被廣泛用作化學食品防腐劑，組蛋白Kbz可被苯甲酸鈉通過產生苯甲酰CoA而發生。通過ChIP－seq和RNA－seq分析，本研究證明組蛋白Kbz標記與基因表達相關并且具有與組蛋白乙酰化不同的生理學相關性。此外，研究表明SIRT2，一種NAD ＋依賴性蛋白質脫乙酰基酶，在體外和體內都能去除組蛋白Kbz。因此，本研究揭示了一種具有潛在生理相關性的新型組蛋白修飾，這一發現表明被用作化學食品防腐劑的苯甲酸可能還具有表觀遺傳修飾調控等不為人知的功能。