Nature | 石胆酸通过结合TULP3来激活Sirtuins与AMPK以延缓衰老

分享一篇发表在Nature上的文章，题目为“Lithocholic acid binds TULP3 to activate sirtuins and AMPK to slow down ageing”，本文通讯作者为厦门大学的林圣彩教授和张宸崧教授，本文解释了LCA激活AMPK的分子生物学机制。

书接前文，尽管作者发现了LCA是CR介导AMPK激活的关键代谢物，但这一代谢物影响AMPK的分子生物学途径依然未知，AMPK可以通过多种方式激活，包括细胞处于的营养应激状态和Ca离子水平等等。但本文的作者发现LCA处理并没有通过提高AMP与ATP或ADP与ATP的比率，也并没有影响整体的Ca离子水平。因此作者猜测LCA可能通过此前报道的溶酶体葡萄糖感应通路来激活AMPK，这一途径的醛缩酶和溶酶体质子泵v-ATPase可以直接感应FBP的缺乏，从而阻断内质网上的钙通道受体，将葡萄糖和FBP的低浓度信号转换为局部的Ca离子浓度信号，并且这种多蛋白复合物还可以为AXIN提供停靠位点，以系留LKB1，进而磷酸化AMPKα。作者用1μM的LCA处理细胞后发现，溶酶体标志物LAMP2和AXIN-LKB1免疫荧光发生了共定位，从而证明了这种猜想。并且根据溶酶体pH增加的荧光信号还暗示了这一过程是通过质子泵v-ATPase的抑制实现的。

随后，作者探讨了LCA如何抑制v-ATPase，作者对LCA处理后的v-ATPase进行了质谱分析，鉴定了其上的263个乙酰化修饰，而添加去乙酰化酶烟酰胺和曲古抑素A则抑制了LCA介导的AMPK激活，因此作者认为乙酰化可能是LCA作用的一种可能机制，作者随后对上述263个乙酰赖氨酸残基突变为不同的精氨酸组合，表明V1E1亚基的K52、K99和K191突变为精氨酸可以独立产生AMPK激活的表型。因此作者进一步将问题缩小为LCA如何影响v-ATPase乙酰化。

作者又对细胞中常见的两种去乙酰化酶家族SIRT1-7以及HDAC1-11进行了分别验证，发现sirtuin去乙酰化酶家族的任何成员异位表达都可以导致v-ATPase脱乙酰化，而将上述蛋白分别回补到敲除SIRT1-7的细胞系中，SIRT1又是其中最能显著恢复LCA诱导AMPK激活的表型，因此作者可以将问题进一步缩小到LCA如何激活了sirtuins家族。

作者首先测试发现LCA在体外无法单独激活sirtuins，其次LCA的亲和沉降实验也无法单独富集到SIRT1，但与细胞裂解物孵育后，LCA即可富集到SIRT1，这些证据表明有未知的蛋白伴侣参与了LCA与SIRT1的相互作用，作者随后用亲和质谱鉴定了1655种SIRT1的相互作用蛋白，对所有相互作用蛋白逐个验证后，作者发现其中157种蛋白可以与SIRT1免疫共沉淀，其中发现TULP3的敲低可以使得细胞对LCA的处理不敏感，并且在TULP3存在的情况下，LCA可以激活SIRT1活性，并介导后续v-ATPase去乙酰化。至此，将CR诱导的LCA浓度上升与AMPK的激活联系起来。

总之，本文解释了LCA是如何通过介导SIRT1激活从而激活v-ATPase，进而激活AMPK通路的。

本文作者：LYC

责任编辑：LYC

文章链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-024-08348-2

原文引用：DOI：10.1038/s41586-024-08348-2