人體內(nèi)重要的能量物質(zhì)尼克酰胺腺苷二磷酸NAD，是DNA修復蛋白PARP1的底物，也是長壽基因SIRT1的激活劑，發(fā)揮多種多樣的生理功能。在衰老過程中，NAD的含量下降，導致DNA損傷修復能力降低，容易發(fā)生癌癥、老年癡呆等多種老年病。3月24日出版的著名刊物“科學”報道：哈佛大學的科學家發(fā)現(xiàn)了NAD直接調(diào)節(jié)蛋白與PARP-1相互作用的奧秘。
該研究結(jié)果是著名的哈佛大學醫(yī)學院教授DavidA Sinclair團隊發(fā)布的（Li J, et al. A conserved NAD+ binding pocket that regulates protein-protein interactions during aging. Science, 2017; 355: 1312-1317），該文章的第一作者是中國學者李軍（Jun Li, 英譯）。Sinclair教授是全球著名的研究組蛋白去乙?；?/span>SIRT1調(diào)節(jié)機制及其相關(guān)藥物的專家，也是澳大利亞新南威爾士大學的藥理學教授。該研究團隊于2003年首次證實白藜蘆醇（resveratrol）是長壽基因SIRT1的激活劑，這是紅葡萄酒中含量較高的活性成分。后來，他們的研究團隊合成了激活SIRT1活性比白藜蘆醇高1000倍的系列新化合物，成立了公司Sirtris，2008年公司被葛蘭素史克（GSK）收購，因新化合物臨床試驗失敗，Sirtris于2013年關(guān)閉。
該研究最初提出的問題是：NAD能否直接調(diào)節(jié)蛋白的相互作用？他們找到了一種稱為DBC1的蛋白（deleted in breast cancer 1, DBC1），該蛋白能抑制SIRT1的活性。通過免疫沉淀證實該蛋白能與DNA修復關(guān)鍵蛋白PARP1相互作用，不過，PARP1抑制劑不影響該蛋白復合體的相互作用，但能被NAD所抑制（見下圖B）。另外，該作用對DBC1與SIRT1作用沒有影響。
深入分析與NAD相關(guān)的化合物，證實該作用是NAD特異的。進一步分析DBC1的結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)與NAD結(jié)合的結(jié)構(gòu)域NHD起重要的作用。
通過蛋白定點突變技術(shù)，發(fā)現(xiàn)DBC1上的K353、P366、Q391位點對DBC1/PARP1的結(jié)合至關(guān)重要。
DBC1與PARP1結(jié)合的生理意義是什么？通過RNA干擾實驗發(fā)現(xiàn)：該結(jié)合作用是抑制PARP1的激活和DNA修復。使用強氧化劑百草枯（paraquat）處理細胞，可以觀察到DNA損傷反應(yīng)蛋白(γ-H2AX)的磷酸化明顯降低，增加了細胞成活率。注意這是細胞水平的實驗，僅是說明結(jié)合的功能。
通過對6個月的年輕小鼠和老年小鼠（22個月）的比較，發(fā)現(xiàn)老年小鼠的NAD含量明顯降低，DBC1與PARP1的結(jié)合明顯增多。
NAD是一種不穩(wěn)定的化合物，而NAD 的前體NMN就很穩(wěn)定。使用NMN處理老年小鼠，可以觀察到DBC1與PARP1的結(jié)合明顯降低（見下圖），小鼠的白細胞計數(shù)也明顯升高。該實驗也說明NAD的作用是改善DNA修復功能。
該研究的意義是首次發(fā)現(xiàn)NAD對DNA修復蛋白的直接作用，解釋了為什么衰老導致DNA修復能力降低的原因。從抗衰老角度，研究結(jié)果也解釋了老年人通過補充NMN可以改善健康水平，降低癌癥發(fā)生的機制。
