哺乳动物的Sirtuin因子是酵母SIR2的同源蛋白质家族,包含SIRT1-SIRT7共7个。这7个因子在机体的生长、发育、衰老以及代谢等方面具有重要的调节作用,是当今能量与物质代谢,癌症发生,长寿与衰老等研究领域的热点。当前有关Sirtuin的研究主要集中在少数模式生物和人类,猪作为人类重要的肉食来源和典型的脂肪沉积动物,有关猪Sirtuin家族基因及其与脂肪代谢相关功能的研究对阐明生物中脂肪沉积的机理以及疾病防治具有重要意义。肥胖是二型糖尿病、动脉粥样硬化等疾病的诱因之一,伴随着人类物质生活水平的提高而呈现高发趋势,这类疾病的防治与治疗也是当前生命科学与医学领域的研究热点。新生脂肪细胞的分化与脂肪的沉积是导致肥胖的主要原因,脂肪细胞的发育分化过程也伴随着线粒体的生成、分裂、融合以及清除,线粒体介导的物质代谢为脂肪细胞分化和脂肪沉积提供必需的能量,代谢产生ROS又可介导细胞信号转导,参与细胞生长、发育、分化、物质代谢和应激反应的调控。SIRT3是Sirtuin家族中主要定位在线粒体中且是线粒体内的主效去乙酰化酶,其通过调控线粒体内的各种蛋白质的乙酰化修饰,调控线粒体的生长、发育和新陈代谢过程。不同剪接体的SIRT3也可以定位于细胞核内,通过对Histone4, Ku70, FOXO3a等因子的去乙酰化调控,参与细胞对ROS等胁迫反应的调控。本研究分离和鉴定了猪Sirtuin家族7个基因,对比分析了Sirtuin家族中7个因子的结构和功能特征,用辐射杂种板技术和序列比对将SIRT1-7定位在猪的相应染色体区段,选取代表性物种的Sirtuin蛋白进行了分子进化树的分析。以3T3L1细胞成脂分化为模型,研究了SIRT3在脂肪细胞分化过程中对线粒体清除的调控作用,全文得到以下结果：1.通过同源序列法克隆了猪Sirtuin家族7个基因的全长cDNA序列。猪Sirtuin家族7个因子的开放式阅读框的大小在1371bp到4064bp之间,分别编码258到742个氨基酸不等。猪的Sirtuin家族因子的编码区与其它脊椎动物的同源蛋白具有83%-92%的相似性,预测的氨基酸序列与酵母的SIR2蛋白也保有38%-56%的同一性,酶活性域的同一性在高等哺乳动物间可达90%。2.通过基因组PCR和可利用的猪DNA数据,获得并分析猪SIRT1的基因及启动子区。通过辐射杂种板技术和可利用的猪基因组信息,将猪的Sirtuin家族7个基因分别定位在14q23,6q11-12,2q29,14q19,7p12,2q11,12p15上,各个基因在染色体上的位置与人Sirtuin基因在染色体上的位置相似。利用已有的猪基因组DNA数据和基因组PCR,获得了猪SIRT6的两个剪接突变体和基因组结构,并与人SIRT6的潜在突变体进行了比较分析。3.实时定量PCR检测了SIRT1-7以及SIRT6的两个剪接突变体在16个组织样本中的表达水平,7个基因在所有的组织中均有表达,在神经系统和睾丸的表达量为最高。4.首次利用29个代表性物种共93条非冗余SIR2家族因子氨基酸序列,进行了Sirtuin的进化分析。系统进化树树型显示Sirtuin家族因子可以分成两个亚族,亚族又可以进一步分为SIRT1/2/3, SIRT4, SIRT5, SIRT6/7等亚群。5.脂肪细胞分化初期伴随着线粒体的大量生成,而在分化后期线粒体数量显著减少。DHE染色显示成脂分化期间ROS的浓度也存在先上升后下降的趋势,且峰值滞后于线粒体数量峰值出现。6.克隆了小鼠URT3启动子,生物信息学预测其中存在典型的PPAR-γ结合位点。双荧光素酶报告系统分析,PPAR-γ激动剂和抑制剂处理,RNAi以及基因共表达证实SIRT3受PPAR-γ的正调控,ChIP证实PPAR-γ主要通过结合SIRT3启动子区域中-3771/-3610位点来调控SIRT3的表达。7.脂肪细胞分化过程中,伴随着SIRT3和Beclin-1等基因的上调表达,二者的时空表达模式与PPAR-γ极为相似,且干扰PPAR-γ的表达,SIRT3和Beclin-1的表达均表现为下调。免疫共沉淀结果显示SIRT3可以与Beclin-1发生相互作用,表明Beclin-1可能受到SIRT3的去乙酰化调控。