Articulo de referencia

Sirtuina 3

La sirtuina-3 mitocondrial, también conocida como SIRT3, es una proteína que en humanos está codificada por el gen SIRT3 [sirtuina (homólogo 2 de la regulación de la información...

La sirtuina-3 mitocondrial, también conocida como SIRT3, es una proteína que en humanos está codificada por el gen SIRT3 [sirtuina (homólogo 2 de la regulación de la información del tipo de apareamiento silencioso) 3 (S. cerevisiae)]. [ 5 ] [ 6 ] SIRT3 pertenece a la familia de proteínas sirtuinas de mamíferos, homólogas de la proteína Sir2 de levadura. SIRT3 presenta actividad desacetilasa dependiente de NAD+ .

Los miembros de la familia de las sirtuinas se caracterizan por un dominio central de sirtuina y se agrupan en cuatro clases, y la proteína codificada por este gen se incluye en la clase I de la familia de las sirtuinas. [ 5 ] Las sirtuinas humanas tienen una variedad de funciones moleculares y han surgido como proteínas importantes en el envejecimiento, la resistencia al estrés y la regulación metabólica. Se sabe que las proteínas sirtuinas de levadura regulan el silenciamiento génico epigenético y suprimen la recombinación del ADNr . [ 7 ] Además de la desacetilación de proteínas, los estudios han demostrado que las sirtuinas humanas también pueden funcionar como proteínas reguladoras intracelulares con actividad mono ADP ribosiltransferasa .

Estructura

SIRT3 es una proteína soluble ubicada en la matriz mitocondrial y contiene un péptido de procesamiento mitocondrial en el extremo N-terminal . Se ha resuelto un conjunto de estructuras cristalinas de SIRT3 humana, incluyendo una estructura apo sin sustrato , una estructura con un péptido que contiene acetil lisina de su sustrato natural acetil-CoA sintetasa 2 , una estructura intermedia de reacción atrapada por un péptido tioacetilado y una estructura con el enlace peptídico destioacetilado. [ 8 ] Estas estructuras muestran los cambios conformacionales inducidos por los dos sustratos necesarios para la reacción, el péptido sustrato acetilado y NAD + . Además, un estudio de unión por calorimetría de titulación isotérmica sugiere que el péptido acetilado es el primer sustrato en unirse a SIRT3, antes que NAD + .

Función

Mitocondrial

Tres sirtuinas, SIRT3, SIRT4 y SIRT5 , se encuentran en las mitocondrias y se han implicado en la regulación de los procesos metabólicos. La SIRT3 endógena es una proteína soluble ubicada en la matriz mitocondrial. [ 9 ] La sobreexpresión de SIRT3 en células cultivadas aumenta la respiración y disminuye la producción de especies reactivas de oxígeno. El ayuno aumenta la expresión de SIRT3 en el tejido adiposo blanco y marrón (WAT y BAT, respectivamente) y la sobreexpresión de SIRT3 en adipocitos marrones HIB1B aumenta la expresión de PGC-1α y UCP1 , lo que sugiere un papel para SIRT3 en la termogénesis adaptativa BAT. El BAT es diferente del WAT porque alberga un gran número de mitocondrias y es importante para la termogénesis en roedores. La termogénesis en BAT está mediada por la proteína desacoplante 1 (UCP1), que induce la fuga de protones y por lo tanto genera calor en lugar de ATP. Se carece de información sobre los mecanismos por los que SIRT3 afecta la termogénesis en el tejido adiposo marrón, y se desconoce si SIRT3 afecta directamente la actividad de UCP1.

Además de controlar el metabolismo a nivel transcripcional, las sirtuinas también regulan directamente la actividad de las enzimas metabólicas. En Salmonella enterica , la sirtuina bacteriana CobB regula la actividad de la enzima acetil-coenzima A ( acetil-CoA ) sintetasa . Como se mencionó anteriormente, en mamíferos existen ortólogos de la acetil-CoA sintetasa en el citoplasma (AceCS1) y en las mitocondrias (AceCS2). La presencia de la sirtuina desacetilasa SIRT3 en la matriz mitocondrial sugiere la existencia de proteínas mitocondriales acetiladas en lisina. De hecho, SIRT3 desacetila y activa la acetil-coA sintetasa mitocondrial de mamíferos (AceCS2). Además, se ha observado que SIRT3 y AceCS2 forman complejos, lo que sugiere un papel fundamental de SIRT3 en el control de la actividad de AceCS2.

La activación de la enzima NMNAT2 , que cataliza un paso esencial en la vía biosintética del dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD+) por SIRT3, puede ser un medio para inhibir la degeneración y disfunción axonal. [ 10 ]

Nuclear

Además de su función mitocondrial descrita, algunos investigadores han propuesto la existencia de una pequeña reserva de SIRT3 nuclear activa. Se ha informado que esta reserva consiste en la forma larga de SIRT3 y se ha sugerido que posee actividad de histona deacetilasa . [ 11 ] La observación de que SIRT3 tiene actividad nuclear surgió de un informe que indicaba que SIRT3 protegía a los cardiomiocitos de la muerte celular mediada por estrés y que este efecto se debía a la desacetilación de un factor nuclear, Ku-70 . [ 12 ]

Importancia clínica

Envejecimiento

Existe una fuerte asociación entre los alelos SIRT3 y la longevidad en los hombres. [ 13 ]

La activación de SIRT3 inhibe la apoptosis que conduce a la degeneración macular relacionada con la edad . [ 10 ] SIRT3 induce la mitofagia , inhibiendo la muerte celular, y por lo tanto podría usarse para tratar enfermedades neurodegenerativas . [ 10 ]

Carcinogénesis

Existe una cantidad significativa de literatura publicada que sugiere un fuerte vínculo mecanicista entre la función mitocondrial , el envejecimiento y la carcinogénesis. [ 13 ] SIRT3 inhibe los cánceres que dependen de la glucólisis , pero promueve los cánceres que dependen de la fosforilación oxidativa . [ 10 ]

Sirt3 funciona como una proteína supresora de tumores mitocondrial . Si bien algunas evidencias atribuyen la actividad de SIRT3 a la evasión de la detención del crecimiento en células de carcinoma de vejiga mediante la regulación de p53 en las mitocondrias. [ 14 ] La función mitocondrial dañada y aberrante, similar a las mutaciones genéticas, puede ser un evento temprano que finalmente conduce al desarrollo de cánceres. Los ratones modificados genéticamente para eliminar Sirt3 desarrollan tumores mamarios positivos para receptores de estrógeno y progesterona (ER/PR). En muestras tumorales de mujeres con cáncer de mama, la expresión de SIRT3 disminuyó en comparación con los tejidos mamarios normales. Por lo tanto, el modelo de eliminación de Sirt3 puede utilizarse para investigar el desarrollo de tumores mamarios positivos para ER/PR. [ 15 ]

Ligandos

Activadores

inhibidores

Referencias

  1. 1 2 3 GRCh38: Versión 89 de Ensembl: ENSG00000142082 Ensembl , mayo de 2017
  2. 1 2 3 GRCm38: Versión 89 de Ensembl: ENSMUSG00000025486 Ensembl , mayo de 2017
  3. "Referencia humana de PubMed:" . Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  4. "Referencia de PubMed sobre el ratón:" . Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE . UU .
  5. 1 2 "Gen Entrez: SIRT3 sirtuina (homólogo 2 de la regulación de la información del tipo de apareamiento silencioso) 3 (S. cerevisiae)" .
  6. Schwer B, North BJ, Frye RA, Ott M, Verdin E (agosto de 2002). "El homólogo humano del regulador de información silenciosa (Sir)2, hSIRT3 , es una desacetilasa dependiente de nicotinamida adenina dinucleótido mitocondrial" . The Journal of Cell Biology . 158 (4): 647– 657. doi : 10.1083/jcb.200205057 . PMC 2174009. PMID 12186850 .  
  7. Gartenberg MR, Smith JS (agosto de 2016). " Los fundamentos de la cromatina transcripcionalmente silenciosa en Saccharomyces cerevisiae" . Genetics . 203 (4): 1563– 1599. doi : 10.1534/genetics.112.145243 . PMC 4981263. PMID 27516616 .  
  8. PDB : 3GLR ​,3GLS ​,3GLT ​,3GLU ​;Jin L, Wei W, Jiang Y, Peng H, Cai J, Mao C, et al. (septiembre de 2009). "Estructuras cristalinas de SIRT3 humana que muestran cambios conformacionales inducidos por el sustrato" . The Journal of Biological Chemistry . 284 (36): 24394– 24405. doi : 10.1074/jbc.M109.014928 . PMC 2782032. PMID 19535340 .   
  9. Onyango P, Celic I, McCaffery JM, Boeke JD, Feinberg AP (octubre de 2002). "SIRT3, un homólogo humano de SIR2, es una desacetilasa dependiente de NAD localizada en las mitocondrias" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 99 (21): 13653– 13658. Bibcode : 2002PNAS...9913653O . doi : 10.1073/ pnas.222538099 . PMC 129731. PMID 12374852 .  
  10. 1 2 3 4 Zhang J, Xiang H, Rong-Rong He R, Liu B (2020). "Sirtuina mitocondrial 3: nueva función biológica emergente y objetivo terapéutico" . Theranostics . 10 ( 18): 8315– 8342. doi : 10.7150/thno.45922 . PMC 7381741. PMID 32724473 .  
  11. Scher MB, Vaquero A, Reinberg D (abril de 2007). "SirT3 es una histona deacetilasa nuclear dependiente de NAD+ que se transloca a las mitocondrias ante el estrés celular" . Genes & Development . 21 (8): 920–928 . doi : 10.1101/gad.1527307 . PMC 1847710. PMID 17437997 .  
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Lecturas adicionales

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